Disposición de compresor.

Disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna,

quecontiene una rueda de compresor (3) así como un motor eléctrico (4) con al menos un rotor (4a) que contiene unimán de rotor (4c) y al menos un estator (4b) así como una hendidura de rotor entre el rotor (4a) y el estator (4b),estando fijada la rueda de compresor (3) en un árbol (3) o conteniendo este árbol (3a) y al menos un imán de rotor(4c) o un soporte (20) para la sujeción del imán de rotor pueden montarse como componente separado en este árboly con éste pueden atornillarse, pueden montarse a presión, pueden asegurarse con pasador de aletas, puedenpegarse, pueden soldarse, pueden termosoldarse, pueden moldearse por inyección, sobre este árbol puedenmontarse en caliente, en el árbol pueden contraerse o pueden asegurarse en este árbol contra el giro medianteunión en arrastre de forma caracterizada porque la hendidura de rotor está configurada de modo que con larotación de la rueda de compresor al menos el 50 %, preferentemente al menos el 90 %, de manera especialmentepreferente el 100 % del flujo másico de aire que va a comprimirse se conduce a través de la hendidura de rotor.

Disposición de compresor

La invención se refiere a disposiciones de compresor, en particular a turbocargadores.

Los motores de combustión interna con turbocargadores son conocidos en principio. Normalmente se usa un flujo de gas de escape fuera de un motor de combustión interna para accionar una rueda de turbina. Esta rueda de turbina está acoplada, por ejemplo, por medio de un árbol con una rueda de compresor que asegura una compresión del aire del exterior alimentado en la cámara de combustión. Una compresión previa de este tipo o “carga” conduce a un aumento de la potencia del motor o a un aumento del momento de torsión en comparación con motores de combustión interna convencionales. Sin embargo, en motores de combustión interna cargados de este modo existe el problema del denominado “retardo del turbo” que en particular se produce en el arranque y aceleración a partir de números de revoluciones bajos de un vehículo, o sea cuando el motor de combustión interna debe acelerarse rápidamente en intervalos de potencia superior. Esto se debe a que la demanda de cantidad de aire elevada en el lado de alimentación de aire sólo puede proporcionarse con un retraso (entre otras cosas condicionado por la inercia del sistema de rueda de turbina-rueda de compresor) .

El documento US 5 904 471 da a conocer una disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna que contiene una rueda de compresor así como un motor eléctrico con al menos un rotor que contiene un imán de rotor y al menos un estator así como una hendidura de rotor entre el rotor y el estator. La rueda de compresor está fijada en un árbol y puede unirse con éste, de modo que no sea posible un giro de la rueda de compresor con respecto al árbol.

El documento EP 0 642 210 A1 da a conocer un motor eléctrico de marcha rápida con rendija de aire relativamente grande.

Por tanto, el objetivo de la presente invención es facilitar un turbocargador que con un retraso lo más bajo posible alimente la cantidad de aire del exterior acertada y que además tenga estructura sencilla y sea lo menos propenso a fallos posible.

Además, la disposición debe poder fabricarse de manera económica también a escala industrial y debe poder repararse también fácilmente.

Este objetivo se consigue mediante los objetos de las reivindicaciones independientes 1 ó 14.

La invención se refiere a disposiciones de compresor, en las que se proporciona una hendidura entre el rotor y el estator más grande en comparación con el estado de la técnica, alimentándose mediante esta hendidura preferentemente aire que va a comprimirse a una disposición de compresor. Esto puede ser una disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna, que contiene una rueda de compresor así como un motor eléctrico con al menos un rotor que contiene un electroimán y al menos un estator así como una hendidura de rotor entre el rotor y el estator, estando configurada la hendidura de rotor de modo que con la rotación de la rueda de compresor al menos el 50 %, preferentemente al menos el 90 %, de manera especialmente preferente el 100 % del flujo másico de aire que va a comprimirse se conduce a través de la hendidura de rotor. Es decisivo por tanto que el flujo másico de aire principal se conduzca a través de la hendidura de rotor y otros flujos de aire (por ejemplo flujos de recirculación o flujos de refrigeración) se mantengan en relación a esto relativamente bajos (véase la reivindicación 1) . Además debe ocuparse de las reivindicaciones independientes según la reivindicación 18 y 19. En el contexto de esta solicitud se usa el término “hendidura de rotor” con el mismo significado que “rendija de medio” y “rendija de aire”.

La reivindicación 14 se refiere según esto a una disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna, que contiene una rueda de compresor así como un motor eléctrico, con rotor y estator, presentando el rotor al menos un imán de rotor y siendo el diámetro interno más pequeño del estator de 1, 2 veces a 10 veces, preferentemente de 1, 5 veces a 8 veces, de manera especialmente preferente de 2 veces a 4 veces, de manera muy especialmente preferente de 2, 3 veces a 4 veces más grande que el diámetro externo más grande del rotor. El número de revoluciones del motor eléctrico para la compresión del aire asciende preferentemente a más de 15.000 rpm.

Los términos “superficie de sección transversal de la abertura de entrada” o superficie de sección transversal del imán de rotor” se definen a continuación en el preámbulo de la descripción otra vez con la máxima precisión.

A las dos variantes de acuerdo con la invención o reivindicaciones independientes es común, por tanto, la característica de que entre el estator y el rotor se proporciona una hendidura relativamente grande, a través de la que puede conducirse el aire que va a comprimirse por ejemplo como medio usado.

Según esto es característico para estas dos variantes que respectivamente la rueda de compresor está fijada en un árbol o la rueda de compresor contiene este árbol y al menos un imán de rotor o un soporte para la sujeción del imán de rotor puede montarse como componente separado en este árbol y con éste pueden atornillarse, pueden montarse a presión, pueden asegurarse con pasador de aletas, pueden pegarse, pueden soldarse, pueden termosoldarse, pueden moldearse por inyección, sobre este árbol pueden montarse en caliente, en el árbol pueden contraerse o pueden asegurarse en este árbol frente al giro mediante unión en arrastre de forma. Esto significa que el imán de rotor puede estar unido con el árbol con ayuda de elementos de unión que pueden soltarse y que no pueden soltarse.

Esta fijación puede observarse como alternativa a que el imán de rotor del rotor esté integrado parcialmente o también completamente en la rueda de compresor. En estas variantes puede tratarse, por tanto, más bien de colocar en este caso el imán de rotor o su soporte como elemento especial, lo que puede ser ventajoso en estas circunstancias de manera técnica de acabado.

La rueda de compresor está fijada habitualmente sobre un árbol, por ejemplo mediante montaje en caliente y atornillado adicional o al menos montaje en caliente y fijación axial adicional. Es importante que debido a la acción de entalladura de las roscas o inclusión adicional, en particular en caso de aluminio inyectado a presión, no se introduzcan debilitaciones innecesarias en la rueda de compresor. Sin embargo, tales debilitaciones no deben excluirse de ningún modo en este caso, siendo importante encontrar (esto se aplica también para el imán de rotor o su soporte) a ser posible disposiciones con rotación simétrica, de modo que pueda excluirse una alta carga del árbol y su cojinete mediante falta de redondez.

Sin embargo, la rueda de compresor también puede presentar incluso un apéndice que represente un árbol y por ejemplo esté dispuesto alrededor de otro árbol (en el que por ejemplo está fijada también una rueda de turbina) o en extensión de un árbol de este tipo. Un imán de rotor puede estar colocado sobre un árbol (ya sea el árbol sobre el que se encuentra la propia rueda de compresor o un correspondiente árbol de la rueda de compresor) . En el presente documento se presentan por ejemplo formas cilíndricas huecas, sobre las que se coloca el imán de rotor radialmente en arrastre de forma, de modo que ya puede impedirse un giro mediante la unión en arrastre de forma. Sin embargo ha de tenerse en cuenta que los materiales magnéticos habituales pueden volverse inestables ya debido a su fragilidad en caso de números de revoluciones muy altos o pueden volverse inestables más todavía mediante solicitación mecánica adicional. De aquí que se presente en el presente documento también un soporte especial, preferentemente de metal o plástico, que sujete el imán de rotor. Es posible ahora de acuerdo con la invención montar el imán de rotor o el soporte para la sujeción del imán de rotor como componente separado sobre uno de los árboles mencionados anteriormente y en éste árbol atornillarlo, asegurarlo con pasador de aletas, pegarlo, sobre este árbol montarlo en caliente o asegurarlo en este árbol contra el giro mediante unión en arrastre de forma.

Esto puede realizarse tanto radialmente fuera como radialmente dentro o también en extensión del eje del árbol.

Con las posibilidades mencionadas anteriormente puede fabricarse fácilmente a escala industrial una disposición de compresor de acuerdo... [Seguir leyendo]

1. Disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna, que contiene una rueda de compresor (3) así como un motor eléctrico (4) con al menos un rotor (4a) que contiene un imán de rotor (4c) y al menos un estator (4b) así como una hendidura de rotor entre el rotor (4a) y el estator (4b) , estando fijada la rueda de compresor (3) en un árbol (3) o conteniendo este árbol (3a) y al menos un imán de rotor (4c) o un soporte (20) para la sujeción del imán de rotor pueden montarse como componente separado en este árbol y con éste pueden atornillarse, pueden montarse a presión, pueden asegurarse con pasador de aletas, pueden pegarse, pueden soldarse, pueden termosoldarse, pueden moldearse por inyección, sobre este árbol pueden montarse en caliente, en el árbol pueden contraerse o pueden asegurarse en este árbol contra el giro mediante unión en arrastre de forma caracterizada porque la hendidura de rotor está configurada de modo que con la rotación de la rueda de compresor al menos el 50 %, preferentemente al menos el 90 %, de manera especialmente preferente el 100 % del flujo másico de aire que va a comprimirse se conduce a través de la hendidura de rotor.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque el árbol (8) , sobre el que está fijada la rueda de compresor, porta además una rueda de turbina (2) .

3. Disposición según la reivindicación 2, caracterizada porque el cojinete del árbol está dispuesto entre la rueda de compresor (3) y la rueda de turbina (2) .

4. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el árbol (8) presenta una rosca para el atornillado de la rueda de compresor (3) , del imán de rotor (4c) y/o del soporte (20) del imán de rotor.

5. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el árbol presenta una rosca (22) para la colocación de una tuerca roscada (23) para la fijación con contratuerca y/o el aseguramiento de la rueda de compresor (3) , del imán de rotor (4c) y/o del soporte (20) del imán de rotor.

6. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unión en arrastre de forma de la rueda de compresor (3) , del imán de rotor (4c) y/o del soporte (20) del imán de rotor está constituida por un dentado interior que es complementario a un dentado exterior del árbol.

7. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unión en arrastre de forma de la rueda de compresor, del imán de rotor y/o del soporte del imán de rotor por un lado y del árbol por otro lado está proporcionada por una unión de ranura y lengüeta (24) .

8. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque entre la rueda de compresor (3) por un lado y el imán de rotor (4c) , el soporte (20) del imán de rotor y/o una tuerca roscada (23) por otro lado está dispuesto en dirección axial un elemento distanciador.

9. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la rueda de compresor (3) por un lado y el imán de rotor (4c) y/o el soporte (20) del imán de rotor por otro lado están atornillados entre sí en dirección axial (véase la figura 1h) y/o radial.

10. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el imán de rotor (4c) y/o el soporte (20) del imán de rotor pueden asegurarse mediante al menos un pasador de aletas contra deslizamiento radial y/o axial.

11. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (20) del imán de rotor es de plástico o metal.

12. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte (20) del imán de rotor presenta al menos una cavidad (25) para la colocación del al menos un imán de rotor.

13. Disposición según la reivindicación 12, caracterizada porque están previstas varias cavidades (25) para la colocación de imanes de rotor (4c) , estando dispuestas estas cavidades radialmente alrededor del árbol (figura 1k) .

14. Disposición de compresor para la compresión de aire del exterior para motores de combustión interna, que contiene una rueda de compresor (3) así como un motor eléctrico (4) , con rotor (4a) y estator (4b) , presentando el rotor al menos un imán de rotor, estando fijada la rueda de compresor (3) en un árbol (8) o conteniendo este árbol (3a) y al menos un imán de rotor (4c) o un soporte (20) para la sujeción del imán de rotor pueden montarse como componente separado en este árbol (3a, b) y con éste pueden atornillarse, pueden asegurarse con pasador de aletas, pueden pegarse, sobre este árbol pueden montarse en caliente o pueden asegurarse en este árbol contra el giro mediante unión en arrastre de forma, caracterizada porque el diámetro interno más pequeño del estator es de 1, 2 veces a 10 veces y de 1, 5 veces a 8 veces más grande que el diámetro externo más grande del rotor.