一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构的制作方法

本发明属于动力机械领域，尤其是涉及一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构。

背景技术：

1、动力系统的功率跟随能力取决于柴油发动机的动态响应能力，而柴油发动机的动态响应能力主要受限于增压系统的响应速度。在发动机加速过程中，缸内喷油量可在毫秒级内迅速增加，但是进气量依赖于增压器转速的提升，而增压器转速又依赖于气缸排气能量的提升，即增压器的加速实质上依赖于缸内燃烧的增强。要解决动力系统加速过程中的油气强耦合问题，从增压系统入手，电辅助增压是将电机集成到常规增压器中。由于引入了高速电机，电辅助增压能够在排气能量增加之前提高增压器转速、提升进气量，一定程度上实现了增压器与发动机的解耦，显著提升柴油机的加速性能。与传统涡轮增压相比，电辅助增压器轴向长度更长、轴上质量显著增大、不平衡力更加多元化。以上这些不利因素导致转子系统的设计更难，需要寻求一种高稳定的电辅助增压器转子结构。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，转子结构紧凑，以实现增压系统高动态响应。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，包括涡轮叶轮、隔热罩、轴承体、径向轴承、转轴、电机定子、背盘、压气机叶轮、轴端螺母、电机磁转子和电机壳体，所述涡轮叶轮轮背后安装隔热罩，涡轮叶轮一侧连接至转轴一端，转轴上套接有径向轴承，径向轴承外侧套接轴承体，且轴承体设置于隔热罩一侧，转轴中部还与电机磁转子连接，电机磁转子外部套接电机定子，电机定子外部套接电机壳体，电机壳体一侧安装背盘，转轴另一端安装压气机叶轮，且压气机叶轮通过轴端螺母安装至转轴。

4、进一步的，还包括涡轮端密封环，所述涡轮叶轮与转轴的连接处还安装涡轮端密封环。

5、进一步的，还包括轴封套，所述轴封套套接至转轴另一端。

6、进一步的，还包括轴承内圈间隔套、轴承外圈挡盖和间隔套密封环，所述径向轴承与转轴的连接处还分别安装轴承内圈间隔套、间隔套密封环，轴承内圈间隔套、间隔套密封环均套设于轴承外圈挡盖内。

7、进一步的，还包括压气机端密封环，轴封套与转轴连接处还安装有压气机端密封环。

8、进一步的，所述径向轴承为整体式双列角接触球轴承。

9、进一步的，所述轴承体采用喷油润滑方式。

10、进一步的，所述轴承体和电机壳体都设置有冷却水腔，用于控制电机和轴承的工作环境温度。

11、进一步的，所述轴承体内设有轴承水冷通道。

12、进一步的，所述电机壳体上设有电机的水冷通道。

13、进一步的，所述轴承体设置有进油孔与回油口，回油口开设于轴承体底部，且电机壳体与轴承体互通。

14、进一步的，所述涡轮叶轮与转轴通过摩擦焊形成涡轮转轴。

15、相对于现有技术，本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构具有以下优势：

16、(1)本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，本发明转子结构采用整体式双列角接触球轴承支承，该结构具有高承载性、高响应性等特点，通过转子的结构布置，解决了电辅助增压器转子悬臂长、质量重的难题，并满足高转速及强冲击振动环境中使用要求。

17、(2)本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，本发明的结构布置将电机转子远离高温涡轮(涡轮最高温度达750℃)，避免其工作过程中高温退磁失效的问题。

18、(3)本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，本发明轴承体和电机壳体设置有两处冷却水腔，可有效控制电动机工作环境温度，改善轴承的温度。

19、(4)本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，本发明涡轮叶轮及压气机叶轮旁都设置有密封环。将电机、轴承与两轮隔开，减少窜入电动机的润滑油量，以及高温气体。在电机磁转子和整体式双列角接触球轴承之间设置有密封环，将电机、轴承与两轮隔开，减少窜入电动机的润滑油，避免了电机转子的高速搅油损耗。

20、(5)本发明所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，本发明轴承体顶部设置有进油孔，保证滑油冷却轴承，侧底部设置有回油孔，可使润滑油流出。

技术特征：

1.一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：包括涡轮叶轮(1)、隔热罩(2)、轴承体(3)、径向轴承、转轴(5)、电机定子(6)、背盘(7)、压气机叶轮(8)、轴端螺母(9)、轴封套(11)、电机磁转子(12)、电机壳体(13)和涡轮端密封环(16)，所述涡轮叶轮(1)轮背后布置隔热罩(2)，涡轮叶轮(1)一侧连接至转轴(5)一端，转轴(5)上套接有径向轴承，径向轴承外侧套接轴承体(3)，且轴承体(3)设置于隔热罩(2)一侧，转轴(5)中部还与电机磁转子(12)连接，电机磁转子(12)外部套接电机定子(6)，电机定子(6)外部套接电机壳体(13)，电机壳体(13)一侧安装背盘(7)，转轴(5)另一端安装压气机叶轮(8)，且压气机叶轮(8)通过轴端螺母(9)安装至转轴(5)；所述涡轮叶轮(1)与转轴(5)的连接处还安装涡轮端密封环(16)，所述轴封套(11)套接至转轴(5)另一端。

2.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：还包括轴承内圈间隔套(14)、轴承外圈挡盖(15)和间隔套密封环(19)，所述径向轴承与转轴(5)的连接处还分别安装轴承内圈间隔套(14)、间隔套密封环(19)，轴承内圈间隔套(14)、间隔套密封环(19)均套设于轴承外圈挡盖(15)内。

3.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：还包括压气机端密封环(10)，轴封套(11)与转轴(5)连接处还安装有压气机端密封环(10)。

4.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述径向轴承为整体式双列角接触球轴承(4)。

5.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述轴承体(3)采用喷油润滑方式。

6.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述轴承体(3)和电机壳体(13)都设置有冷却水腔，用于控制电机和轴承的工作环境温度。

7.根据权利要求6所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述轴承体(3)内设有轴承水冷通道(17)。

8.根据权利要求6所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述电机壳体(13)上设有电机的水冷通道(18)。

9.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述轴承体(3)设置有进油孔与回油口，回油口开设于轴承体(3)底部，且电机壳体(13)与轴承体(3)互通。

10.根据权利要求1所述的一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，其特征在于：所述涡轮叶轮(1)与转轴(5)通过摩擦焊形成涡轮转轴(5)。

技术总结
本发明提供了一种球轴承支承的电辅助增压器的转子结构，包括涡轮叶轮、转轴、整体式双列角接触球轴承、轴承内圈间隔套、电机磁转子、轴封套、压气机叶轮和轴端螺母。本发明有益效果：转子采用整体式双列角接触球轴承支承结构，具有高承载性、高响应性等特点，通过转子的结构布置解决了电辅助增压器悬臂过长、转子质量重的难题，并满足高转速及强冲击振动环境中使用要求；轴承体设置冷却水腔，可以提高轴承的工作稳定性；电机壳体设置有冷却水腔，以便有效控制电机工作环境温度；在电机磁转子和整体式双列角接触球轴承之间设置有密封环，减少窜入电动机的润滑油，避免了电机转子的高速搅油损耗；另外隔绝了高温气体，有利于电机和轴承的稳定工作；轴承体顶部设置有进油孔，保证滑油冷却轴承，侧底部设置有回油孔，可使润滑油流出。

技术研发人员：门日秀,丁占铭,程振宇,陈实,朱伟,王镇,史鑫钰,刘畅,曹晓琳,李鹏
受保护的技术使用者：中国北方发动机研究所
技术研发日：
技术公布日：2025/3/20