涡轮增压器上的高速开关磁阻电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于内燃机的混合动力满轮增压器，更具体地，设及一种用于混 合动力满轮增压器的高速开关磁阻电机。
【背景技术】
[0002] 满轮增压器是一种与内燃机一起使用的压力感应系统。满轮增压器将压缩空气输 送至发动机进气口，使更多的燃料燃烧，进而提高了发动机的输出功率而不明显增加发动 机重量。因此，满轮增压器允许使用能够产生与较大发动机相同功率的较小发动机，通常为 吸气发动机。在车辆中使用较小的发动机具有减轻车辆重量、提升车辆性能和提高燃料经 济性的预期效果。此外，满轮增压器的使用使输送给发动机的燃料燃烧更为充分，有助于实 现减排的高期望目标。
[0003] 传统的满轮增压器包括与发动机排气歧管连接的满轮机壳体、与发动机进气歧管 连接的压缩机气缸W及将满轮机和压缩机气缸连接在一起的中屯、轴承壳体。满轮机壳体中 的满轮机叶轮由排气歧管供给的排气流入旋转驱动。可转动地支撑在中屯、轴承壳体内的 轴，将满轮机叶轮连接到压缩机气缸中的压缩机叶轮，使得满轮机叶轮的旋转带动压缩机 叶轮的旋转。当压缩机叶轮旋转时，增大了通过发动机的进气歧管输送至发动机气缸的空 气质量流量、气流密度和空气压力增大。
[0004] 满轮机叶轮通过轴与压缩机叶轮连接的满轮增压器，往往出现性能滞后，直到必 要的排气能量克服转子组件的旋转惯性，然后才达到向进气歧管提供所需空气量所要求的 高转速。运种性能滞后被称作满轮迟滞。满轮迟滞问题的一个解决方案就是将压缩机叶轮 连接至电动机，驱动压缩机级，直至产生必要的排气能量为满轮/压缩机提供动力。 阳0化]可使用开关磁阻电机驱动压缩机。开关磁阻电机（SRM)是一种将电力输送至定子 中的绕组而非转子的电机。电流产生磁场，磁场拉动转子向定子磁极对齐。通过将电流从 定子的一组磁极向下一组磁极转换，磁场总是位于转子前方，转子被向前拉动并旋转。电流 被输送至绕组，该绕组环绕于电机定子部分的磁极。电机的转子部分没有绕组，相反具有软 磁材料忍，典型层压软钢凸起，通常呈杆状。
【发明内容】
[0006] 在某些方面，开关磁阻电机的转子组件包括：轴；磁性层合板叠片，其安装在轴 上；第一轴环，其安装在轴上叠片一端；第二轴环，其安装在轴上叠片的相对端；W及多个 绝缘非金属销，其被配置为将叠片的旋转力通过第一轴环和第二轴环传递至轴。
[0007] 转子组件可包括W下特征中的一个或多个：销延伸穿过磁性层合板的叠片，使得 销的各个端部连接至第一轴环和第二轴环中的每一个；销与轴平行；第一轴环不与磁性层 合板的叠片接触，第二轴环与磁性层合板叠片接触。该组件还包括放置于第一轴环与磁性 层合板叠片之间的弹黃垫片。该组件包括二至四个销。销由选自于由聚酸酬、聚酷亚胺树 脂W及酪醒树脂构成的一组化合物中的一种材料制成。销围绕轴的旋转轴线对称设置。第 一轴环和第二轴环相对于轴固定。销的各自端紧密装配在每个第一轴环和第二轴环的开口 内。
[0008] 在某些方面，排气满轮增压器包括：压缩机段，其包含压缩机叶轮；满轮机段，其 包含满轮机叶轮、轴承壳体，其支撑将压缩机轮连接至满轮机叶轮的轴；W及开关磁阻电 机，其设置在轴承壳体中的。电机包括转子组件，该转子组件包括安装于轴上的磁性层合板 叠片；第一轴环，其安装于轴上叠片的一端；第二轴环，其安装于轴上叠片的相对端；W及 绝缘非金属销，其配置为将叠片的旋转力通过第一轴环和第二轴环传递至轴。
[0009] 满轮增压器可包括W下特征中的一个或多个：销延伸穿过磁性叠片层合板的叠 片，使得销的各自端连接至第一轴环和第二轴环中的每一个；销与轴平行；第一轴环不与 磁性层合板叠片接触，第二轴环与磁性层合板叠片接触。满轮增压器还包括放置于第一轴 环与磁性层合板叠片之间的弹黃垫片。销围绕轴的旋转轴线对称设置。第一轴环和第二轴 环相对于轴固定。销由选自于由聚酸酬、聚酷亚胺树脂W及酪醒树脂构成的一组化合物中 的一种材料制成。销的各自端紧密装配在每个第一轴环和第二轴环的开口内。
[0010] 满轮增压器包括一个开关磁阻电机，W解决满轮迟滞的问题。由于所要求的速度 较高（例如，l〇〇〇(K)rpm)并且为满轮增压器应用所设计的开关磁阻电机采用低强度电工 钢，因此，要将转子保持在满轮增压器轴上且将转子保持在理想的方向是非常困难的。为了 解决运些问题，满轮增压器包括一个开关磁阻电机。该电机包括具有磁性叠片元件的转子 组件，运些磁性叠片元件安装于轴上并且通过绝缘非金属销固定。此外，销将叠片元件的运 动传递至轴。通过将销布置在轴的相对侧，电机扭矩被传递至轴。叠片元件相对于轴的方 向被锁定，对转子组件的平衡造成最低程度的影响。并且在满轮增压器运转期间，叠片元件 组必要时可W自由地轴向生长。此外，能够在安装至满轮增压器之前调平转子组件。
【附图说明】
[0011] 结合附图，本发明的优点通过参考下面的详细描述将更好地理解并且由此将会容 易被领会，其中：
[0012] 图1为满轮增压器的侧剖视图，该满轮增压器包括设置于满轮机段与压缩机段之 间的轴上的开关磁阻电机；
[0013] 图2为与满轮增压器隔离的电机转子组件的侧剖视图；
[0014] 图3为具有两个绝缘非金属销和满轮增压器轴的电机转子组件的侧剖视图；W及
[0015] 图4示出了电机转子组件的端视图，其图示了两个绝缘非金属销。
【具体实施方式】
[0016] 参考图1，排气满轮增压器100包括满轮机段102、压缩机段120W及设置于压缩 机段120与满轮机段102之间并将压缩机段120连接至满轮机段102的中屯、轴承壳体140。 满轮机段102包括满轮机壳体（未示出），其限定为废气入口、废气出口W及设置于废气入 口与废气出口之间的流体通道中的满轮蜗壳。满轮机叶轮112设置于满轮蜗壳与废气出口 之间的满轮机壳体中。
[0017] 压缩机段120包括压缩机壳体（未示出），其限定为空气入口、空气出口W及压缩 机蜗壳。压缩机叶轮130设置于空气入口与压缩机蜗壳之间的压缩机气缸中。 阳01引轴142将满轮机叶轮112连接至压缩机叶轮130。轴142通过一对轴向分置的轴 颈轴承146、148支撑，在轴承壳体140中的钻孔144内围绕旋转轴线R旋转。例如，压缩机 侧的轴颈轴承146支撑邻近压缩机段120的轴142,满轮机侧的轴颈轴承148支撑邻近满 轮机段102的轴142。压缩机侧的轴颈轴承146与满轮机侧的轴颈轴承148之间的轴向间 距由设置在它们之间的开关磁阻电机160保持。此外，推力轴承组件150设置于轴承壳体 140内，用W向轴142提供轴向支撑。
[0019] 使用中，满轮机壳体中的满轮机叶轮112由发动机（未示出）的排气歧管供给的 废气流入流可旋转地驱动。由于轴142可旋转地支撑于轴承壳体140中并将满轮机叶轮112 连接至压缩机气缸中的压缩机叶轮130,所W满轮机叶轮112的旋转引起压缩机叶轮130的 旋转。随着压缩机叶轮130旋转，增加了经由压缩机空气出口 126的流出流输送至发动机 气缸的空气质量流量、气流密度和空气压力。上述压缩机空气出口 126与发动机的进气歧 管相连。
[0020] 满轮增压器包括开关磁阻电机160,用W解决车辆启动和/或在低发动机速度期 间的满轮迟滞。电机160包括由绕制磁场线圈形成的定子162,W及设置于定子162内并 配置成相对于定子旋转的转子组件164。转子组件164可旋转地支撑在各个轴颈轴承146、 148之间的轴142上，并配置成将电机扭矩传递至轴142,如下文进一步讨论。
[0021] 参照图2至图4,转子组件164包括磁性层合板3的叠片2。例如，层合板3可由 钢制成。单个层合板3通过粘合剂结合在一起，提供了电气绝缘。叠片2的形状由单个磁 性叠片元件（例如层合板3)的形状限定。层合板3通常具有圆形的外围形状，该形状包括 限定电机极点1的向外凸起。例如，具有四个极点1的转子组件164将由具有四个凸起的 磁性层合板3堆叠形成。已经发现开关磁阻电机中适用二至八个极点1。尽管图示实施例 中包含四个极点1 (图4)，但转子组件164不限于具有四个极点。
[0022] 每一个磁性层合板3包括一个中屯、开口 14,板3如此设置使得当板3层叠在一起 时，各自的中屯、开口 14可轴向对齐并限定穿过叠片2的中空管状的中屯、通道4。
[0023] 另外，每一个磁性层合板3都具有两个或多个非中屯、孔16,非中屯、孔的尺寸设置 成可容纳销5。板3如此设置使得当磁性层状金属元件层叠在一起时，非中屯、孔16可轴向 对齐并限定穿过叠片2的中空管状的销通道18。每一板3中限定销通道18的孔16的数量 可W是偶数或者奇数，并可W低于或高于转子组件164中极点1的数量。已发现二至八个 孔是有效的。孔16可设置在板3的圆周周围，从而使孔围绕旋转轴R对称，但孔的设置不 限于此。此外，孔16可与极点1排成一列（例如，沿径向轴），但是并非必须与极点1排成 一列。例如，一个四极转子组件164可具有两个或=个对称设置的孔16。
[0024] 转子组件164包括绝缘非金属销5。销5设置于由层叠的磁性层合板3限定的每 一销通道18内并延伸穿过每一销通道18。每个销5的轴向长度大于由板3的叠片2的轴 向尺寸，从而使得销5的各个端部5曰、化从叠片2的两端突出。 阳0巧]转子组件164还包括一对