本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的渦輪增壓器。

背景技術(shù)：

通常已知一種渦輪增壓器，它包括：渦輪葉輪，該渦輪葉輪附接于軸部件的一端，并通過(guò)排氣能量而旋轉(zhuǎn)；以及壓縮機(jī)葉輪，該壓縮機(jī)葉輪同軸地附接于軸部件的另一端，并且適于壓縮空氣和將壓縮空氣供給至內(nèi)燃機(jī)的燃燒室。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)了一種上述類(lèi)型的渦輪增壓器，該渦輪增壓器還包括電馬達(dá)，該電馬達(dá)布置在軸部件上、在渦輪葉輪和壓縮機(jī)葉輪之間，使得即使在內(nèi)燃機(jī)的低速狀態(tài)中(例如在車(chē)輛起動(dòng)時(shí))由于渦輪的不充分轉(zhuǎn)速而不能進(jìn)行充分增壓的情況下，電馬達(dá)也能夠被驅(qū)動(dòng)，以便增加壓縮機(jī)葉輪的轉(zhuǎn)速，提升渦輪增壓器的增壓壓力，因此從車(chē)輛起動(dòng)的早期階段就獲得所需的動(dòng)力性能。

在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，需要電馬達(dá)來(lái)獲得高轉(zhuǎn)速和高輸出，目的是給予軸部件所需的扭矩。不過(guò)，高轉(zhuǎn)速、高輸出的電馬達(dá)的尺寸變得較大。使用這樣的大尺寸馬達(dá)可能導(dǎo)致渦輪增壓器的總體尺寸增加。

而且，從高轉(zhuǎn)速、高輸出的電馬達(dá)的定子線(xiàn)圈(作為定子)產(chǎn)生大量的熱。由于這種發(fā)熱，電馬達(dá)的磁體(作為轉(zhuǎn)子)可能由于被加熱至高溫度而衰退。這可能由于磁力衰退而引起電馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)效率降低。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)no.2000-130176

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種渦輪增壓器，它包括：渦輪葉輪，所述渦輪葉輪由來(lái)自?xún)?nèi)燃機(jī)的排氣驅(qū)動(dòng)；第一壓縮機(jī)葉輪和第二壓縮機(jī)葉輪，所述第一壓縮機(jī)葉輪和第二壓縮機(jī)葉輪經(jīng)由軸部件而同軸地連接于與渦輪葉輪；主殼體，所述主殼體容納第一壓縮機(jī)葉輪和第二壓縮機(jī)葉輪，并在其中限定連通通道，由第一壓縮機(jī)葉輪壓縮的空氣通過(guò)所述連通通道而流向第二壓縮機(jī)葉輪；以及電馬達(dá)，所述電馬達(dá)布置在連通通道中，并包括作為它的旋轉(zhuǎn)軸的軸部件。

電馬達(dá)可以具有多個(gè)散熱翅片，這些散熱翅片凸出地形成于電馬達(dá)的外周表面上。散熱翅片可以形成為從電馬達(dá)徑向凸出。而且，散熱翅片可以從電馬達(dá)的面對(duì)第一壓縮機(jī)葉輪的一個(gè)端部部分至電馬達(dá)的面對(duì)第二壓縮機(jī)葉輪的另一個(gè)端部分連續(xù)地形成。

電馬達(dá)可以具有筒形馬達(dá)殼體，所述筒形馬達(dá)殼體形成為使得空氣從馬達(dá)殼體的面對(duì)第一壓縮機(jī)葉輪的一個(gè)端部部分引入至馬達(dá)殼體的內(nèi)部，并且將空氣從馬達(dá)殼體的面對(duì)第二壓縮機(jī)葉輪的另一端部部分排出至所述連通通道。所述馬達(dá)殼體的所述另一端部部分可以與所述連通通道連通，使得在馬達(dá)殼體內(nèi)部的空氣能夠沿軸部件的軸向方向從所述馬達(dá)殼體的所述另一端部部分排出至所述連通通道。

在本發(fā)明中，電馬達(dá)布置在連通通道17中，空氣通過(guò)該連通通道恒定地從第一壓縮機(jī)葉輪側(cè)流向第二壓縮機(jī)葉輪5側(cè)。因此能夠有效地冷卻電馬達(dá)，抑制由于溫度升高而引起的電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)效率降低。而且，空氣通過(guò)第一壓縮機(jī)葉輪和第二壓縮機(jī)葉輪而兩級(jí)壓縮，使得即使當(dāng)軸部件的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低時(shí)，也能夠獲得所需的增壓壓力。因此能夠抑制電馬達(dá)的發(fā)熱，同時(shí)減小電馬達(dá)的尺寸。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器的局部切掉的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的所述一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器的剖視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的所述一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器的另一剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考圖1至3詳細(xì)介紹本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器1的局部切掉的示意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的所述一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器1的剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的所述一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器1沿圖2中的線(xiàn)a-a的另一剖視圖。

在渦輪增壓器1中，要供給至車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)(未示出)的空氣在渦輪增壓器殼體組件2內(nèi)以?xún)杉?jí)被壓縮。更具體地說(shuō)，渦輪增壓器1具有渦輪葉輪3、第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5，它們均同軸地附接于細(xì)長(zhǎng)柱形軸部件6，以便通過(guò)使用排氣能量來(lái)進(jìn)行增壓作用。

渦輪增壓器殼體組件2為基本筒形形狀。如圖1和2中所示，渦輪增壓器殼體組件2總體包括：渦輪殼體7，該渦輪殼體7布置在渦輪增壓器殼體組件2的一端側(cè)；壓縮機(jī)殼體8，該壓縮機(jī)殼體8作為主殼體而布置在渦輪增壓器殼體組件2的另一端側(cè)；以及中間殼體9，該中間殼體9布置在渦輪殼體7和壓縮機(jī)殼體8之間，且在其中容納軸部件6。

軸部件6由金屬材料來(lái)制造。渦輪葉輪3固定于軸部件6的一個(gè)端部部分；第一壓縮機(jī)葉輪4固定于軸部件6的另一端部部分；第二壓縮機(jī)葉輪5固定于軸部件6的中間部分。

渦輪殼體7、壓縮機(jī)殼體8和中間殼體9均通過(guò)例如金屬材料的鑄造而制造。

渦輪殼體7容納渦輪葉輪3。渦輪葉輪3通過(guò)例如金屬材料的鑄造而制造，并具有形成于其上的多個(gè)渦輪葉片10。

中間殼體9主要支撐軸部件6，并使得渦輪殼體7和壓縮機(jī)殼體8沿軸部件6的軸向方向相互連接。

壓縮機(jī)殼體8不僅容納第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5，還容納：電馬達(dá)11，該電馬達(dá)11布置在第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5之間；第一筒形部件12，該第一筒形部件12插置在第一壓縮機(jī)葉輪4和電馬達(dá)11之間；以及第二筒形部件13，該第二筒形部件13插置在第二壓縮機(jī)葉輪5和電馬達(dá)11之間。

在本發(fā)明實(shí)施例中，壓縮機(jī)殼體8總體包括第一殼體部件14、第二殼體部件15和第三殼體部件16，并在其中限定連通通道17，由第一壓縮機(jī)葉輪4壓縮的空氣通過(guò)連通通道17而流向第二壓縮機(jī)葉輪5。這里，連通通道17是在第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5之間的位置處沿軸部件6的軸向方向形成于軸部件6的外周表面和壓縮機(jī)殼體8的內(nèi)周表面之間的連續(xù)空間。

第一殼體部件14主要容納第一壓縮機(jī)葉輪4。第二殼體部件15主要容納在連通通道17內(nèi)的第一筒形部件12和電馬達(dá)11。第三殼體部件16主要容納第二壓縮機(jī)葉輪5和第二筒形部件13，并沿軸部件6的軸向方向使得第二殼體部件15與中間殼體9連接。

第一壓縮機(jī)葉輪4通過(guò)例如金屬材料的鑄造來(lái)制造，并具有形成于其上的多個(gè)第一壓縮機(jī)葉片18。第二壓縮機(jī)葉輪5也通過(guò)例如金屬材料的鑄造來(lái)制造，并具有形成于其上的多個(gè)第二壓縮機(jī)葉片19。

如圖2和圖3中所示，電馬達(dá)11包括：筒形馬達(dá)殼體20；多個(gè)定子21，這些定子21由定子線(xiàn)圈構(gòu)成，并固定于馬達(dá)殼體20的內(nèi)周側(cè)；以及多個(gè)轉(zhuǎn)子22，這些轉(zhuǎn)子22由永磁體構(gòu)成，并固定于軸部件6。在本實(shí)施例中，軸部件6用作電馬達(dá)11的旋轉(zhuǎn)軸。在由于渦輪葉輪3的不充分旋轉(zhuǎn)而不能進(jìn)行充分增壓的情況下，電馬達(dá)11通過(guò)定子21的通電而被驅(qū)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，以便補(bǔ)償渦輪葉輪3的不充分旋轉(zhuǎn)。而且，電馬達(dá)11適于根據(jù)情況來(lái)產(chǎn)生電動(dòng)力。

馬達(dá)殼體20由例如金屬材料來(lái)制造，且在它的外周表面上具有：多個(gè)線(xiàn)性散熱翅片23，這些線(xiàn)性散熱翅片23沿軸部件6的軸向方向凸出地形成；以及多個(gè)線(xiàn)性肋24，這些線(xiàn)性肋24沿軸部件6的軸向方向以比散熱翅片23更大的厚度凸出地形成。當(dāng)沿軸部件6的軸向方向看時(shí)，散熱翅片23和肋24從馬達(dá)殼體20徑向凸出。散熱翅片23和肋24相互周向隔開(kāi)，且均從馬達(dá)殼體20的、面對(duì)第一壓縮機(jī)葉輪4的一個(gè)端部部分(電馬達(dá)11的一個(gè)端部部分)連續(xù)延伸至馬達(dá)殼體20的、面對(duì)第二壓縮機(jī)葉輪5的另一端部部分(電馬達(dá)11的另一端部部分)。而且，散熱翅片23和肋24均與軸部件6平行。馬達(dá)殼體20的肋24通過(guò)未示出的螺栓從馬達(dá)殼體20的徑向方向固定于第二殼體部件15。第一筒形部件12通過(guò)未示出的螺栓固定于馬達(dá)殼體20的第一壓縮機(jī)葉輪側(cè)的端部部分。第二筒形部件13通過(guò)未示出的螺栓從軸部件6的軸向方向固定于馬達(dá)殼體20的第二壓縮機(jī)葉輪側(cè)的端部部分。

第一筒形部件12通過(guò)例如金屬材料的鑄造來(lái)制造，并具有多個(gè)整流翅片25，這些整流翅片25形成于第一筒形部件12的外周表面上。整流翅片25用于對(duì)由第一壓縮機(jī)葉輪4壓縮的空氣流進(jìn)行整流，并將壓縮空氣引向馬達(dá)殼體20與第二殼體部件15之間的空間。第一筒形部件12的第一壓縮機(jī)葉輪4側(cè)的端部部分定位成與第一壓縮機(jī)葉輪4的后表面隔開(kāi)。第一筒形部件12的第二壓縮機(jī)葉輪5側(cè)的端部部分通過(guò)未示出的螺栓而固定于馬達(dá)殼體20的第一壓縮機(jī)葉輪4側(cè)的端部部分。

多個(gè)第一空氣引入孔26沿軸部件6的軸向方向穿過(guò)第一筒形部件12而形成。每個(gè)第一空氣引入孔26具有相對(duì)于馬達(dá)殼體20的內(nèi)周表面在內(nèi)側(cè)的一端開(kāi)口以及在與第一壓縮機(jī)葉輪4的后表面相對(duì)的位置處的另一端開(kāi)口。而且，多個(gè)第二空氣引入孔27徑向穿過(guò)第一筒形部件12而形成，使得每個(gè)第二空氣引入孔27具有在第一筒形部件12的外周表面處的一端開(kāi)口以及與第一空氣引入孔26的中心區(qū)域連接的另一端開(kāi)口。

第二筒形部件13也通過(guò)例如金屬材料的鑄造而制造。多個(gè)空氣排出孔28沿軸部件6的軸向方向穿過(guò)第二筒形部件13而形成。每個(gè)空氣排出孔28具有在第三殼體部件16內(nèi)部的位置處與連通通道17連通的一端開(kāi)口以及相對(duì)于馬達(dá)殼體20的內(nèi)周表面在內(nèi)側(cè)的另一端開(kāi)口。

通過(guò)這些第一空氣引入孔26和第二空氣引入孔27，一部分壓縮空氣從第一壓縮機(jī)葉輪4的后表面?zhèn)群驼鞒崞?5之間引入至馬達(dá)殼體20。引入至馬達(dá)殼體20內(nèi)部的壓縮空氣在定子21之間以及在定子21與轉(zhuǎn)子22之間沿軸部件6的軸向方向朝向第二壓縮機(jī)葉輪5流動(dòng)，然后沿軸部件6的軸向方向通過(guò)第二筒形部件13的空氣排出孔28而排出至第三殼體部件16內(nèi)的連通通道17。即，馬達(dá)殼體20的另一端部部分與連通通道17連通，使得在馬達(dá)殼體20內(nèi)部的空氣沿軸部件6的軸向方向從馬達(dá)殼體20的另一端部部分排出至連通通道17。這里，應(yīng)當(dāng)注意，圖2中的參考標(biāo)號(hào)29表示軸承，軸部件6由該軸承可旋轉(zhuǎn)地支撐。

在上述結(jié)構(gòu)的渦輪增壓器1中，在連通通道17內(nèi)部的空氣通過(guò)第二壓縮機(jī)葉輪5的空氣抽吸作用而恒定地流向第二壓縮機(jī)葉輪5。因?yàn)殡婑R達(dá)11布置在第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5之間的連通通道17中，因此空氣不會(huì)保持和積累在電馬達(dá)11附近。因此，能夠有效地冷卻電馬達(dá)11，從而有效地抑制由于電馬達(dá)11的溫度升高而引起的、電馬達(dá)11的驅(qū)動(dòng)效率降低。

例如，在電馬達(dá)11的增壓輔助操作過(guò)程中，通過(guò)抑制由于電馬達(dá)11的溫度升高而引起的電馬達(dá)11的驅(qū)動(dòng)效率降低，能夠避免不能獲得所需增壓壓力。因此保證充分增壓壓力，以便保持車(chē)輛的良好驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。在電馬達(dá)11的動(dòng)力產(chǎn)生操作過(guò)程中，通過(guò)抑制由于電馬達(dá)11的溫度升高而引起的電馬達(dá)11的驅(qū)動(dòng)效率降低，能夠避免不能獲得所需的動(dòng)力產(chǎn)生效率。因此，從渦輪葉輪3借助于排氣而引起的盈余旋轉(zhuǎn)而有效地再生電能，以便有助于提高車(chē)輛的燃料效率。

在本實(shí)施例中，散熱翅片23形成于馬達(dá)殼體20的外周表面上。通過(guò)這些翅片，能夠使得固定于馬達(dá)殼體20的內(nèi)周的定子21的熱有效地散熱至連通通道17內(nèi)部的空氣，并抑制定子21的溫度升高。

而且，在本實(shí)施例中，由第一壓縮機(jī)葉輪4壓縮的空氣的一部分被引入至電馬達(dá)11的內(nèi)部。通過(guò)將這些壓縮空氣引入至電馬達(dá)11，能夠直接冷卻發(fā)熱的定子21以及通過(guò)定子21的發(fā)熱而溫度升高的轉(zhuǎn)子22，使得電馬達(dá)11能夠從內(nèi)部和外部被有效地冷卻。

而且，空氣通過(guò)第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5兩級(jí)壓縮，使得即使當(dāng)軸部件6的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低時(shí)，也能夠獲得所需的增壓壓力。這能夠抑制電馬達(dá)11的發(fā)熱，同時(shí)減小電馬達(dá)11的尺寸。

因?yàn)榭諝馔ㄟ^(guò)第一壓縮機(jī)葉輪4和第二壓縮機(jī)葉輪5而兩級(jí)壓縮，因此能夠在不將第一壓縮機(jī)葉輪4的增壓比設(shè)置為較高的情況下獲得所需的增壓壓力。這能夠降低由第一壓縮機(jī)葉輪4壓縮的空氣的溫度升高以及有效地冷卻電馬達(dá)11。

因?yàn)闇u輪增壓器1構(gòu)造成不僅執(zhí)行兩級(jí)空氣壓縮，還允許電馬達(dá)11補(bǔ)償渦輪葉輪3的不充分旋轉(zhuǎn)，因此能夠構(gòu)造緊湊的渦輪增壓器系統(tǒng)，該渦輪增壓器系統(tǒng)能夠從低旋轉(zhuǎn)狀態(tài)有效地獲得良好增壓效率，甚至在使用相對(duì)較小尺寸的電馬達(dá)11的情況下。而且，通過(guò)渦輪增壓器1的相對(duì)低旋轉(zhuǎn)操作，扭矩和離心力設(shè)置成相對(duì)較小。因此，甚至在相對(duì)簡(jiǎn)單的低成本結(jié)構(gòu)情況下，軸承29(軸部件6可旋轉(zhuǎn)地支撐在該軸承29上)和電馬達(dá)11均能夠保證足夠強(qiáng)度。