WO2016000935A1 - Electrical compressor for an internal combustion engine - Google Patents

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WO2016000935A1
WO2016000935A1 PCT/EP2015/063197 EP2015063197W WO2016000935A1 WO 2016000935 A1 WO2016000935 A1 WO 2016000935A1 EP 2015063197 W EP2015063197 W EP 2015063197W WO 2016000935 A1 WO2016000935 A1 WO 2016000935A1
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WO
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housing
side wall
cylindrical projection
internal combustion
ribs
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/063197
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Rothgang
Sven Nigrin
Hendrik Ferner
Andreas Burger
Original Assignee
Pierburg Gmbh
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/40Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of non-positive-displacement type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/059Roller bearings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric

Definitions

  • the invention relates to an electric compressor for an internal combustion engine having a multi-part housing in which a flow space with an inlet and an outlet and an engine compartment are formed, an electric motor with a drive shaft which is arranged in the engine compartment of the housing, an impeller which on the Drive shaft of the electric motor is fixed and is arranged in the flow space, two bearings, via which the drive shaft of the electric motor is mounted, two bearing receptacles which are formed in the housing and in which the two bearings are arranged, wherein the housing has a radially extending to the drive shaft bottom has, from which extends centrally a cylindrical projection which serves as a bearing receptacle, axially into the engine compartment and from which extends axially a side wall which surrounds the cylindrical projection in full.
  • Such electric compressors are used in modern internal combustion engines, in order to be able to provide a sufficient boost pressure in the short term, for example, in the event of sudden load increase demand.
  • these electric compressors in the region close to the idling either enable additional recompression to the exhaust-gas turbocharger or precompression for the latter, whereby the so-called turbocharger can be counteracted.
  • the use is possible as a single supercharger in the internal combustion engine.
  • the rotor and thus the impeller of such a used compressor must be accelerated in no time to speeds of up to 100,000 rev / min.
  • roller bearings in particular ball bearings are used for storage in such compressors, which are arranged in corresponding bearing receptacles of the housing.
  • Such an electric compressor is known for example from DE 11 2012 002 973 T5.
  • the drive shaft of the electric motor, on which the impeller of the compressor is mounted is mounted in the direction of an engine compartment extending cylindrical projections over two ball bearings.
  • Each of these projections is centrally formed on a motor space axially delimiting bottom, which are each formed on a housing part and are inserted into one another during assembly.
  • large vibration occurs due to the low rigidity of the housing and the projections.
  • an electric compressor with the features of the main claim 1. Characterized in that the side wall and the cylindrical projection are connected by extending axially into the engine compartment ribs, the rigidity of the bearings and the surrounding housing is increased, whereby rotation of the rotor in natural frequency position of the housing is avoided, so that damage to the bearings and be reliably avoided on the shaft or the impeller, since at high speeds no alignment or misalignment due to vibrations of the housing arise.
  • the housing has a first housing part, in which the first cylindrical projection with the ribs and the side wall are formed and a second housing part, which has a second radially extending to the drive shaft bottom, of which centrally a second cylindrical projection, serves as a second bearing receptacle and a second side wall which completely surrounds the cylindrical projection, extend axially into the engine compartment, wherein the side wall and the cylindrical projection are connected by axially extending into the engine compartment ribs and the side wall of a housing part, the side wall of the radially surrounds other housing part.
  • Such an embodiment increases the rigidity of the entire housing and the second bearing.
  • one of the bearings serves as a fixed bearing and one of the bearings as a floating bearing and both bearings are designed as rolling bearings. In this way, a storage is provided with low wear and low cost, which is insensitive to thermal expansion.
  • the electric motor has a rotor and a stator wound with stator teeth, wherein the stator is attached to the side wall of a housing serving as a motor housing part.
  • the connection can in particular by pressing the stator in one of Housing parts are manufactured, so that no additional components are needed.
  • the number of stator teeth corresponds to the number of ribs of the motor housing, wherein the ribs are arranged in the circumferential direction between each two stator teeth and extending between arranged on the stator teeth windings, whereby the axially required space is minimized. Since the coil ends can be led to the bottom of the housing parts. Nevertheless, an increased rigidity of the housing is produced. Nevertheless, a clearance of the winding heads is preserved.
  • the axial height of the ribs at the end facing the cylindrical projection is greater than in a region opposite to the stator. This design also shortens the required axial space and on the other hand leads to increased stability and rigidity of extending into the engine compartment bearing mounts.
  • a particularly high rigidity of the bearing mounts is achieved when the height of the ribs in the area adjacent to the cylindrical projection corresponds to the height of the cylindrical projection, whereby guiding and alignment errors due to vibrations at high speeds due to the stiff waveguide are largely excluded.
  • the height of the ribs grows parabolic from the area opposite the stator to the cylindrical projection, so that the height of the ribs resembles the shape of the wound stator teeth and in this way optimally utilizes the existing installation space to increase the rigidity of the housing. It will In particular, the rigidity of the bearings and the floors, increased with minimized weight.
  • the ribs on the end pointing to the second cylindrical projection are formed as annular projections with internal passage openings through which project the ends of the windings of the stator. This simplifies the contacting of the stator windings without reducing the rigidity of the housing.
  • the second housing part has an annular receiving opening which is bounded radially inwardly by the side wall of the second housing part and is bounded radially outwardly by an axially extending peripheral wall, which the side wall of the motor housing, whose end is arranged in the annular receiving opening, radially surrounds.
  • This facilitates assembly and leads by the pairing of the two housing parts to a stiffening of the overall housing. Vibrations of the axial side wall end are thus avoided, since this is held in the region of the stabilized by the ribs side wall of the second housing part.
  • an electric compressor for an internal combustion engine which has a long life due to increased rigidity of the entire housing including the bearings.
  • the required space is minimized as well as the required amount of material and thus the weight.
  • Due to the increased rigidity of the bearing points of the housing bases and the side walls the axial and radial forces occurring at high rotational speeds can be reliably absorbed without fear of misalignment or guiding errors of the shaft. Accordingly, the leadership of the drive shaft and the rotor and the impeller can be ensured with high precision even at high speeds.
  • Figure 1 shows a side view of an electric compressor according to the invention in a partially sectioned illustration.
  • Figure 2 shows a perspective view of the first housing part of the electric compressor shown in Figure 1.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the second housing part of the electric compressor shown in FIG.
  • the electric compressor according to the invention consists of a housing 10, which is composed of a total of four housing parts.
  • a first central housing part 12 forms the motor housing, in which a stator 14 of an electric motor 16 is pressed.
  • This stator 14 acts in a known manner with a rotor 18 which is fixedly mounted on a drive shaft 20.
  • the drive shaft 20 is connected via a first designed as a ball bearing 22, which is arranged in a first bearing receptacle 24 which is formed centrally on the motor housing 12, and a second designed as a ball bearing 26, which is arranged in a second bearing receptacle 28, the centrally is formed on a second housing part 30, which serves as an electronics housing stored.
  • the motor housing 12 and electronics housing 30 define an engine compartment 32 in which the entire electric motor 16 is received.
  • an impeller 34 of the electric compressor is arranged, which is arranged in a flow space 36, which is bounded by a flow housing 38 and a first radially extending to the drive shaft 20 bottom 40 of the motor housing 12.
  • the flow housing 38 which is fastened to the motor housing 12, has a spiral channel 42 into which the gas flowing in via an inlet 44 formed on the flow housing 38 is conveyed by means of the impeller 34. In the spiral channel 42, this gas is compressed until it leaves the flow space 36 and the spiral channel 42 via an outlet also formed on the flow housing 38, not shown.
  • This cylindrical projection 54 serves as a first bearing seat 24 for the first bearing 22, the inner ring 56 itself on the one hand abuts against the mechanical seal 50 and on the other hand against a shaft shoulder 58 and the outer ring 60 abuts against the constriction 52.
  • this cylindrical projection 54 is connected via ribs 62 to a cylindrical side wall 64, which radially borders the engine compartment 32 and extends axially from the bottom 40 in the direction of the electronics housing 30, to the inside of which the stator 14 is pressed.
  • the motor housing 12 has six ribs 62 whose height changes in the axial direction approximately parabolic. The height of the ribs 62 at the radially inner region connected to the cylindrical projection 54 corresponds to the axial extent of the cylindrical projection 54.
  • the stator 14 also has six stator teeth 66 on which windings 68 for energizing the electric motor 16 are arranged. The winding heads of these windings 68 extend until just in front of the bottom 40.
  • the ribs 62 are each offset relative to the windings 68 of the stator teeth 66.
  • the ribs 62 thus extend, viewed in the circumferential direction, exactly between the windings 68 into the free spaces present there.
  • the axial height of the ribs 62 is to minimize the space required in a winding 68 axially axially opposite portion 70 least and grows radially in the direction of the cylindrical side wall 64th
  • a helical web 72 is formed, against the radial outer side of an axially extending cylindrical peripheral wall 74 of the electronics housing 30 is applied, so that between the turns of the web 72, a channel 76 is formed, which is flowed through by a coolant. Accordingly, the side wall 64 of the motor housing 12 is surrounded over the entire axial extent of the stator 14 of the electric motor 16. To seal this channel 76 is pointing to the flow housing 38 axial end of the Circumferential wall 74 a arranged between the peripheral wall 74 and the side wall 64 of the motor housing 12, a seal 78.
  • the axial end of the side wall 64 is disposed in an annular receiving opening 80 which is formed radially between the peripheral wall 74 and a cylindrical second side wall 82 of the electronics housing 30, wherein between the side wall 82, which extends axially in the direction of the flow housing 38, and Side wall 64 of the motor housing 12 at the gasket 78 opposite axial end of the channel 76 is also a seal 84 for sealing the channel 76 is arranged.
  • This serves as a second bearing receptacle 24 for the second ball bearing 26 and is integrally formed with a second radially extending bottom 90, from which also the peripheral wall 74 and the side wall 82 extend axially.
  • the ribs 86 extend in the axial direction in the region of the side wall 82 over their entire axial extent.
  • this extension sinks approximately parabolically, so that once again the axial height is lower in the region opposite the winding 68.
  • the ribs 86 are circumferentially between the stator teeth 66.
  • the ribs 86 instead of narrow webs as annular projections 92 are formed with an inner through hole 94, through which one winding end of each winding 68 to the opposite side of the floor 90 extends.
  • a circuit board 96 is arranged, which contains the control electronics, so that the coil ends can be connected directly to the circuit board 96 and the windings 68 are supplied via the circuit board 96 with power can to drive the electric motor 16.
  • the circuit board 96 is located in an electronics compartment 98 which is radially bounded by an outer wall 100 extending to the peripheral wall 74 from the bottom 90 and is axially closed by a cover 102.
  • the second bearing 26 is designed as a floating bearing, so that thermal expansion can be compensated.
  • This second ball bearing 26 rests with its inner ring 104 against a shoulder of the drive shaft 20.
  • Its outer ring 106 is loaded by means of a spring assembly 108 with the interposition of a ring 110 in the direction of this paragraph.
  • a groove 112 is formed, in which an O-ring 114 is arranged, which rests against the outer ring 106 of the bearing 26 outside and thus seals the gap.
  • the design of the housing 10 and in particular of the two housing parts 12, 30 with the ribs 62, 86 leads to a very good rigidity of the housing 10 and the bearing receivers 24, 28. Additional stability is also provided by the web 72 and the arrangement and attachment of the housing parts 12, 30 generated to each other.
  • This high stiffness means that at rotational speeds of the impeller 34 of up to 80,000 rev / min, the resulting axial and radial forces can be absorbed by the housing 10 and the natural frequency position of the rotor 18 is shifted to higher speeds, resulting in excessive vibrations of the compressor be avoided as far as possible.
  • the scope of the main claim is not limited to the embodiment described.
  • the housing parts may have other pitches or the shape of the Ribs are meaningfully changed. Other design changes are also conceivable.

Abstract

Electrical compressors for internal combustion engines having a multipartite housing (10, 12, 30, 38) in which a flow space (36) with an inlet (44) and an outlet and also an engine compartment (32) are formed, an electric motor (16) with a drive shaft (20) which is arranged in the engine compartment (32) of the housing (10, 12, 30, 38), an impeller (34) which is fastened on the drive shaft (20) of the electric motor (16) and is arranged in the flow space (36), two bearings (22, 26) by means of which the drive shaft (20) of the electric motor (16) is mounted, two bearing receptacles (24, 28) which are formed in the housing (10, 12, 30, 38) and in which the two bearings (22, 26) are arranged, wherein the housing (10, 12, 30, 38) has a base (40, 90) which extends radially in relation to the drive shaft (20) and from the centre of which a cylindrical projection (54, 88), which serves as a bearing receptacle (24, 28), extends axially into the engine compartment (32) and from which a side wall (64, 82) which surrounds the cylindrical projection (54, 88) around the entire periphery axially extends, are known. In order to improve the rigidity of the housing and to ensure increased precision in respect of the position of the bearings even at high rotation speeds, it is proposed according to the invention that the side wall (64, 82) and the cylindrical projection (54, 88) are connected to one another by ribs (62, 86) which extend axially into the engine compartment (32).

Description

B E S C H R E I B U N G  DESCRIPTION
Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine Electric compressor for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse, in welchem ein Strömungsraum mit einem Einlass und einem Auslass sowie ein Motorraum ausgebildet sind, einem Elektromotor mit einer Antriebswelle, der im Motorraum des Gehäuses angeordnet ist, einem Laufrad, welches auf der Antriebswelle des Elektromotors befestigt ist und im Strömungsraum angeordnet ist, zwei Lagern, über die die Antriebswelle des Elektromotors gelagert ist, zwei Lageraufnahmen, die im Gehäuse ausgebildet sind und in denen die beiden Lager angeordnet sind, wobei das Gehäuse einen sich radial zur Antriebswelle erstreckenden Boden aufweist, von dem aus sich zentral ein zylindrischer Vorsprung, der als Lageraufnahme dient, axial in den Motorraum erstreckt und von dem aus sich eine Seitenwand, die den zylindrischen Vorsprung vollumfänglich umgibt, axial erstreckt. The invention relates to an electric compressor for an internal combustion engine having a multi-part housing in which a flow space with an inlet and an outlet and an engine compartment are formed, an electric motor with a drive shaft which is arranged in the engine compartment of the housing, an impeller which on the Drive shaft of the electric motor is fixed and is arranged in the flow space, two bearings, via which the drive shaft of the electric motor is mounted, two bearing receptacles which are formed in the housing and in which the two bearings are arranged, wherein the housing has a radially extending to the drive shaft bottom has, from which extends centrally a cylindrical projection which serves as a bearing receptacle, axially into the engine compartment and from which extends axially a side wall which surrounds the cylindrical projection in full.
Derartige elektrische Verdichter werden in modernen Verbrennungsmotoren eingesetzt, um beispielsweise bei plötzlicher Laststeigerungsanforderung kurzfristig aktiv einen ausreichenden Ladedruck zur Verfügung stellen zu können. Insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit kleinem Hubraum und hoher Leistung ermöglichen diese elektrischen Verdichter im leerlaufnahen Bereich entweder eine zusätzliche Nachverdichtung zum Abgasturbolader oder eine Vorverdichtung für diesen, wodurch dem so genannten Turboloch entgegen gewirkt werden kann. Auch ist der Einsatz als einzelnes Aufladeaggregat im Verbrennungsmotor möglich. Der Rotor und damit das Laufrad eines derartig genutzten Verdichters müssen in kürzester Zeit auf Drehzahlen von bis zu 100.000 U/min beschleunigt werden. Bei diesen Geschwindigkeiten entstehen hohe radiale und axiale Kräfte, welche von den Lagern und dem Gehäuse, in dem die Lager angeordnet sind, aufgenommen werden müssen, um Schwingungen des Gehäuses zu verringern und damit auch die Rotorführung zu verbessern. Zumeist werden bei derartigen Verdichtern Wälzlager, insbesondere Kugellager zur Lagerung verwendet, die in entsprechenden Lageraufnahmen des Gehäuses angeordnet werden. Such electric compressors are used in modern internal combustion engines, in order to be able to provide a sufficient boost pressure in the short term, for example, in the event of sudden load increase demand. Particularly in internal combustion engines with a small displacement and high power, these electric compressors in the region close to the idling either enable additional recompression to the exhaust-gas turbocharger or precompression for the latter, whereby the so-called turbocharger can be counteracted. Also, the use is possible as a single supercharger in the internal combustion engine. The rotor and thus the impeller of such a used compressor must be accelerated in no time to speeds of up to 100,000 rev / min. At these speeds, high radial and axial forces arise, which must be absorbed by the bearings and the housing in which the bearings are arranged in order to reduce vibrations of the housing and thus also to improve the rotor guidance. In most cases roller bearings, in particular ball bearings are used for storage in such compressors, which are arranged in corresponding bearing receptacles of the housing.
Ein solcher elektrischer Verdichter ist beispielsweise aus der DE 11 2012 002 973 T5 bekannt. Die Antriebswelle des Elektromotors, auf der auch das Laufrad des Verdichters befestigt ist, ist in sich in Richtung eines Motorraums erstreckenden zylindrischen Vorsprüngen über zwei Kugellager gelagert. Jeder dieser Vorsprünge ist an einem den Motorraum axial begrenzenden Boden zentral ausgebildet, die jeweils an einem Gehäuseteil ausgebildet sind und bei der Montage ineinandergesteckt werden. Allerdings entsteht bei hohen Drehzahlen eine große Vibration aufgrund der geringen Steifigkeiten des Gehäuses und der Vorsprünge. Such an electric compressor is known for example from DE 11 2012 002 973 T5. The drive shaft of the electric motor, on which the impeller of the compressor is mounted, is mounted in the direction of an engine compartment extending cylindrical projections over two ball bearings. Each of these projections is centrally formed on a motor space axially delimiting bottom, which are each formed on a housing part and are inserted into one another during assembly. However, at high speeds, large vibration occurs due to the low rigidity of the housing and the projections.
Es stellt sich daher die Aufgabe, einen elektrischen Verdichter zu schaffen, mit dem die auftretenden Axial- und Radialkräfte so aufgenommen werden, dass Schwingungen des Gehäuses und der Lageraufnahmen verringert werden, wodurch die Lebensdauer der Lager und des Verdichters erhöht wird. Schäden an den Lagern sowie am Laufrad oder der Antriebswelle sollen durch eine präzise Führung der Welle und Fluchtung der Lager, die auch bei hohen Drehzahlen des Elektromotors durch Vermeidung von den Vibrationen erhalten bleiben, zuverlässig verhindert werden. Gleichzeitig sollen sowohl der verwendete Bauraum als auch das Gewicht möglichst gering gehalten werden. It is therefore an object to provide an electric compressor with which the axial and radial forces are absorbed so that vibrations of the housing and the bearing mounts are reduced, whereby the life of the bearing and the compressor is increased. Damage to the bearings and the impeller or the drive shaft to be reliably prevented by a precise guidance of the shaft and alignment of the bearings, which are maintained even at high speeds of the electric motor by avoiding the vibrations. At the same time both the space used and the weight should be kept as low as possible.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Verdichter mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass die Seitenwand und der zylindrische Vorsprung durch sich axial in den Motorraum erstreckende Rippen miteinander verbunden sind, wird die Steifigkeit der Lagerstellen und des umgebenden Gehäuses erhöht, wodurch eine Rotation des Rotors in Eigenfrequenzlage des Gehäuses vermieden wird, so dass Schäden an den Lagern und an der Welle oder dem Laufrad zuverlässig vermieden werden, da bei hohen Drehzahlen keine Fluchtungs- oder Führungsfehler aufgrund von Schwingungen des Gehäuses entstehen. This object is achieved by an electric compressor with the features of the main claim 1. Characterized in that the side wall and the cylindrical projection are connected by extending axially into the engine compartment ribs, the rigidity of the bearings and the surrounding housing is increased, whereby rotation of the rotor in natural frequency position of the housing is avoided, so that damage to the bearings and be reliably avoided on the shaft or the impeller, since at high speeds no alignment or misalignment due to vibrations of the housing arise.
Vorzugsweise weist das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil auf, in dem der erste zylindrische Vorsprung mit den Rippen und der Seitenwand ausgebildet sind und ein zweites Gehäuseteil auf, welches einen zweiten sich radial zur Antriebswelle erstreckenden Boden aufweist, von dem aus sich zentral ein zweiter zylindrischer Vorsprung, der als zweite Lageraufnahme dient und eine zweite Seitenwand, die den zylindrischen Vorsprung vollumfänglich umgibt, axial in den Motorraum erstrecken, wobei die Seitenwand und der zylindrische Vorsprung durch sich axial in den Motorraum erstreckende Rippen miteinander verbunden sind und die Seitenwand des einen Gehäuseteils die Seitenwand des anderen Gehäuseteils radial umgibt. Eine derartige Ausführung erhöht die Steifigkeit des gesamten Gehäuses und der zweiten Lagerstelle. Preferably, the housing has a first housing part, in which the first cylindrical projection with the ribs and the side wall are formed and a second housing part, which has a second radially extending to the drive shaft bottom, of which centrally a second cylindrical projection, serves as a second bearing receptacle and a second side wall which completely surrounds the cylindrical projection, extend axially into the engine compartment, wherein the side wall and the cylindrical projection are connected by axially extending into the engine compartment ribs and the side wall of a housing part, the side wall of the radially surrounds other housing part. Such an embodiment increases the rigidity of the entire housing and the second bearing.
In einer Weiterbildung der Erfindung dient eines der Lager als Festlager und eines der Lager als Loslager und sind beide Lager als Wälzlager ausgebildet. Auf diese Weise wird eine Lagerung mit geringem Verschleiß und geringen Kosten geschaffen, welche unempfindlich gegen thermische Dehnungen ist. In one embodiment of the invention, one of the bearings serves as a fixed bearing and one of the bearings as a floating bearing and both bearings are designed as rolling bearings. In this way, a storage is provided with low wear and low cost, which is insensitive to thermal expansion.
Es ist vorteilhaft, wenn der Elektromotor einen Rotor und einen Stator mit bewickelten Statorzähnen aufweist, wobei der Stator an der Seitenwand eines als Motorgehäuse dienenden Gehäuseteils befestigt ist. Die Verbindung kann insbesondere durch Einpressen des Stators in eines der Gehäuseteile hergestellt werden, so dass keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden. It is advantageous if the electric motor has a rotor and a stator wound with stator teeth, wherein the stator is attached to the side wall of a housing serving as a motor housing part. The connection can in particular by pressing the stator in one of Housing parts are manufactured, so that no additional components are needed.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung entspricht die Anzahl der Statorzähne der Anzahl der Rippen des Motorgehäuses, wobei die Rippen in Umfangsrichtung betrachtet jeweils zwischen zwei Statorzähnen angeordnet sind und sich zwischen auf den Statorzähnen angeordneten Wicklungen erstrecken, wodurch der axial benötigte Bauraum minimiert wird. Da die Wicklungsenden bis an den Boden der Gehäuseteile geführt werden kann. Dennoch wird eine erhöhte Steifigkeit des Gehäuses hergestellt. Dennoch wird ein Freigang der Wickelköpfe bewahrt. In a particularly preferred embodiment of the invention, the number of stator teeth corresponds to the number of ribs of the motor housing, wherein the ribs are arranged in the circumferential direction between each two stator teeth and extending between arranged on the stator teeth windings, whereby the axially required space is minimized. Since the coil ends can be led to the bottom of the housing parts. Nevertheless, an increased rigidity of the housing is produced. Nevertheless, a clearance of the winding heads is preserved.
In einer hierzu weiterführenden Ausführungsform ist die axiale Höhe der Rippen am zum zylindrischen Vorsprung weisenden Ende größer als in einem dem Stator gegenüberliegenden Bereich. Auch diese Bauweise verkürzt den benötigten axialen Bauraum und führt andererseits zu einer erhöhten Stabilität und Steifigkeit der sich in den Motorraum erstreckenden Lageraufnahmen. In a further embodiment, the axial height of the ribs at the end facing the cylindrical projection is greater than in a region opposite to the stator. This design also shortens the required axial space and on the other hand leads to increased stability and rigidity of extending into the engine compartment bearing mounts.
Eine besonders hohe Steifigkeit der Lageraufnahmen wird erreicht, wenn die Höhe der Rippen im am zylindrischen Vorsprung angrenzenden Bereich der Höhe des zylindrischen Vorsprungs entspricht, wodurch Führungs- und Fluchtungsfehler aufgrund von Schwingungen bei hohen Drehzahlen aufgrund der steifen Wellenführung weitestgehend ausgeschlossen werden. A particularly high rigidity of the bearing mounts is achieved when the height of the ribs in the area adjacent to the cylindrical projection corresponds to the height of the cylindrical projection, whereby guiding and alignment errors due to vibrations at high speeds due to the stiff waveguide are largely excluded.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Höhe der Rippen vom dem Stator gegenüberliegenden Bereich zum zylindrischen Vorsprung parabelförmig wächst, so dass die Höhe der Rippen der Form der bewickelten Statorzähne ähnelt und auf diese Weise der vorhandene Bauraum zur Erhöhung der Steifigkeit des Gehäuses optimal genutzt wird. Dabei wird insbesondere die Steifigkeit der Lagerstellen sowie der Böden, bei minimiertem Gewicht erhöht. It is advantageous if the height of the ribs grows parabolic from the area opposite the stator to the cylindrical projection, so that the height of the ribs resembles the shape of the wound stator teeth and in this way optimally utilizes the existing installation space to increase the rigidity of the housing. It will In particular, the rigidity of the bearings and the floors, increased with minimized weight.
Diese Vorteile ergeben sich auch für den Bereich der radial äußeren Seitenwände, wenn die Höhe der Rippen vom dem Stator gegenüberliegenden Bereich zur Seitenwand hin wächst. So wird eine hohe Steifigkeit der zu paarenden äußeren Seitenwände geschaffen. These advantages also arise for the area of the radially outer side walls when the height of the ribs from the area opposite the stator to the side wall grows. Thus, a high rigidity of the mating outer sidewalls is created.
In einer bevorzugten Ausführung sind die Rippen am zum zweiten zylindrischen Vorsprung weisenden Ende als ringförmige Vorsprünge mit inneren Durchgangsöffnungen ausgebildet, durch die Enden der Wicklungen des Stators ragen. So wird die Kontaktierung der Statorwicklungen vereinfacht, ohne dass die Steifigkeit des Gehäuses verringert wird. In a preferred embodiment, the ribs on the end pointing to the second cylindrical projection are formed as annular projections with internal passage openings through which project the ends of the windings of the stator. This simplifies the contacting of the stator windings without reducing the rigidity of the housing.
Vorzugsweise weist das zweite Gehäuseteil eine ringförmige Aufnahmeöffnung auf, welche radial nach innen durch die Seitenwand des zweiten Gehäuseteils begrenzt ist und radial nach außen durch eine sich axial erstreckende Umfangswand begrenzt ist, welche die Seitenwand des Motorgehäuses, deren Ende in der ringförmigen Aufnahmeöffnung angeordnet ist, radial umgibt. Dies erleichtert die Montage und führt durch die Paarung der beiden Gehäuseteile zu einer Versteifung des Gesamtgehäuses. Schwingungen des axialen Seitenwandendes werden so vermieden, da dieses im Bereich der durch die Rippen stabilisierten Seitenwand des zweiten Gehäuseteils gehalten wird. Preferably, the second housing part has an annular receiving opening which is bounded radially inwardly by the side wall of the second housing part and is bounded radially outwardly by an axially extending peripheral wall, which the side wall of the motor housing, whose end is arranged in the annular receiving opening, radially surrounds. This facilitates assembly and leads by the pairing of the two housing parts to a stiffening of the overall housing. Vibrations of the axial side wall end are thus avoided, since this is held in the region of the stabilized by the ribs side wall of the second housing part.
Eine zusätzliche Versteifung erfährt das Gehäuse dadurch, dass das Motorgehäuse an der Außenseite der Seitenwand einen sich schraubenförmig um die Seitenwand erstreckenden Steg aufweist, gegen den die Umfangswand des zweiten Gehäuseteils radial anliegt. Dieser Steg erhöht einerseits die Steifigkeit des Motorgehäuses und sorgt durch die Anlage der Umfangswand zusätzlich für eine im eingebauten zustand erhöhte Steifigkeit des zweiten Gehäuseteils. Des Weiteren können die entstehenden Freiräume zwischen den Stegen zur Kühlmittelführung und somit zur Kühlung der am Gehäuseteil anliegenden Statorwicklungen genutzt werden. An additional stiffening experienced by the housing in that the motor housing on the outside of the side wall has a helically extending around the side wall web against which the peripheral wall of the second housing part bears radially. On the one hand, this web increases the rigidity of the motor housing and, due to the abutment of the circumferential wall, additionally ensures a rigidity of the second housing part that is increased in the installed state. Furthermore, the arising free spaces between the webs to the coolant guide and thus used to cool the voltage applied to the housing part stator windings.
Es wird somit ein elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, der eine lange Lebensdauer aufgrund einer erhöhten Steifigkeit des gesamten Gehäuses einschließlich der Lagerstellen aufweist. Dabei ist der benötigte Bauraum ebenso minimiert wie die benötigte Materialmenge und somit das Gewicht. Durch die erhöhte Steifigkeit der Lagerstellen der Gehäuseböden und der Seitenwände können die bei hohen Drehzahlen auftretenden axialen und radialen Kräfte zuverlässig aufgenommen werden, ohne dass Fluchtungsoder Führungsfehler der Welle zu befürchten sind. Entsprechend kann die Führung der Antriebswelle und des Rotors sowie des Laufrades mit hoher Präzision auch bei hohen Drehzahlen sichergestellt werden. There is thus provided an electric compressor for an internal combustion engine, which has a long life due to increased rigidity of the entire housing including the bearings. The required space is minimized as well as the required amount of material and thus the weight. Due to the increased rigidity of the bearing points of the housing bases and the side walls, the axial and radial forces occurring at high rotational speeds can be reliably absorbed without fear of misalignment or guiding errors of the shaft. Accordingly, the leadership of the drive shaft and the rotor and the impeller can be ensured with high precision even at high speeds.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. An embodiment of an electric compressor according to the invention is shown in the figures and will be described below.
Figur 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verdichters in teilweise geschnittener Darstellung. Figure 1 shows a side view of an electric compressor according to the invention in a partially sectioned illustration.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des ersten Gehäuseteils des in Figur 1 dargestellten elektrischen Verdichters. Figure 2 shows a perspective view of the first housing part of the electric compressor shown in Figure 1.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung des zweiten Gehäuseteils des in Figur 1 dargestellten elektrischen Verdichters. FIG. 3 shows a perspective view of the second housing part of the electric compressor shown in FIG.
Der erfindungsgemäße elektrische Verdichter besteht aus einem Gehäuse 10, welches sich aus insgesamt vier Gehäuseteilen zusammensetzt. Ein erstes zentrales Gehäuseteil 12 bildet das Motorgehäuse, in welchem ein Stator 14 eines Elektromotors 16 eingepresst ist. Dieser Stator 14 wirkt in bekannter Weise mit einem Rotor 18 zusammen, der fest auf einer Antriebswelle 20 befestigt ist. Die Antriebswelle 20 wird über ein erstes als Kugellager ausgeführtes Lager 22, welches in einer ersten Lageraufnahme 24 angeordnet ist, die zentral am Motorgehäuse 12 ausgebildet ist, sowie ein zweites als Kugellager ausgebildetes Lager 26, welches in einer zweiten Lageraufnahme 28 angeordnet ist, die zentral an einem zweiten Gehäuseteil 30 ausgebildet ist, welches als Elektronikgehäuse dient, gelagert. Das Motorgehäuse 12 und das Elektronikgehäuse 30 begrenzen einen Motorraum 32, in dem der gesamte Elektromotor 16 aufgenommen wird. The electric compressor according to the invention consists of a housing 10, which is composed of a total of four housing parts. A first central housing part 12 forms the motor housing, in which a stator 14 of an electric motor 16 is pressed. This stator 14 acts in a known manner with a rotor 18 which is fixedly mounted on a drive shaft 20. The drive shaft 20 is connected via a first designed as a ball bearing 22, which is arranged in a first bearing receptacle 24 which is formed centrally on the motor housing 12, and a second designed as a ball bearing 26, which is arranged in a second bearing receptacle 28, the centrally is formed on a second housing part 30, which serves as an electronics housing stored. The motor housing 12 and electronics housing 30 define an engine compartment 32 in which the entire electric motor 16 is received.
Auf der Antriebwelle 20 ist ein Laufrad 34 des elektrischen Verdichters angeordnet, welches in einem Strömungsraum 36 angeordnet ist, der durch ein Strömungsgehäuse 38 und einen ersten sich radial zur Antriebswelle 20 erstreckenden Boden 40 des Motorgehäuses 12 begrenzt wird. Das Strömungsgehäuse 38, welches am Motorgehäuse 12 befestigt ist, weist einen Spiralkanal 42 auf, in welchen das über einen am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten Einlass 44 einströmende Gas mittels des Laufrades 34 gefördert wird. Im Spiralkanal 42 wird dieses Gas verdichtet bis es den Strömungsraum 36 beziehungsweise den Spiralkanal 42 über einen ebenfalls am Strömungsgehäuse 38 ausgebildeten nicht dargestellten Auslass wieder verlässt. On the drive shaft 20, an impeller 34 of the electric compressor is arranged, which is arranged in a flow space 36, which is bounded by a flow housing 38 and a first radially extending to the drive shaft 20 bottom 40 of the motor housing 12. The flow housing 38, which is fastened to the motor housing 12, has a spiral channel 42 into which the gas flowing in via an inlet 44 formed on the flow housing 38 is conveyed by means of the impeller 34. In the spiral channel 42, this gas is compressed until it leaves the flow space 36 and the spiral channel 42 via an outlet also formed on the flow housing 38, not shown.
Um den Strömungsraum 36 vom Motorraum 32 möglichst gasdicht zu trennen und zu verhindern, dass Gas aus dem Strömungsgehäuse 38 in das Motorgehäuse 12 an der Rückseite des Laufrades 34 entlang der Antriebswelle 20 strömt, ist in einer zentralen Öffnung 48 des Bodens 40 des Motorgehäuses 12, die zum Laufrad 34 weist, eine Gleitringdichtung 50 angeordnet, die gegen eine Einschnürung 52 dieser Öffnung 48 axial anliegt. An der zum Motorraum 32 weisenden Seite der Einschnürung 52 erstreckt sich vom Boden 40 ein zylindrischer Vorsprung 54 axial in Richtung des Rotors 18. Dieser zylindrische Vorsprung 54 dient als erste Lageraufnahme 24 für das erste Lager 22, dessen Innenring 56 sich einerseits gegen die Gleitringdichtung 50 und andererseits gegen einen Wellenabsatz 58 anliegt und dessen Außenring 60 gegen die Einschnürung 52 anliegt. In order to separate the flow space 36 from the engine compartment 32 as gas-tight as possible and to prevent gas flowing from the flow housing 38 into the motor housing 12 at the rear of the impeller 34 along the drive shaft 20, is in a central opening 48 of the bottom 40 of the motor housing 12, which has the impeller 34, a mechanical seal 50 which abuts against a constriction 52 of this opening 48 axially. On the side facing the engine compartment 32 side of the constriction 52 extends from the bottom 40, a cylindrical projection 54 axially in the direction of the rotor 18. This cylindrical projection 54 serves as a first bearing seat 24 for the first bearing 22, the inner ring 56 itself on the one hand abuts against the mechanical seal 50 and on the other hand against a shaft shoulder 58 and the outer ring 60 abuts against the constriction 52.
Erfindungsgemäß ist dieser zylindrische Vorsprung 54 über Rippen 62 mit einer den Motorraum 32 radial begrenzenden und sich vom Boden 40 axial in Richtung des Elektronikgehäuses 30 erstreckenden zylindrischen Seitenwand 64 verbunden, an deren Innenseite der Stator 14 eingepresst ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das Motorgehäuse 12 sechs Rippen 62 auf, deren Höhe sich in axialer Richtung etwa parabelförmig ändert. Dabei entspricht die Höhe der Rippen 62 am radial inneren mit dem zylindrischen Vorsprung 54 verbundenen Bereich der axialen Erstreckung des zylindrischen Vorsprungs 54. Der Stator 14 weist ebenfalls sechs Statorzähne 66 auf, auf denen Wicklungen 68 zur Bestromung des Elektromotors 16 angeordnet sind. Die Wicklungsköpfe dieser Wicklungen 68 erstrecken sich bis unmittelbar vor den Boden 40. Um dennoch eine Aussteifung des Motorgehäuses 12 durch die Rippen 62 erzielen zu können, sind die Rippen 62 jeweils versetzt zu den Wicklungen 68 der Statorzähne 66 angeordnet. Die Rippen 62 erstrecken sich somit in Umfangsrichtung betrachtet exakt zwischen den Wicklungen 68 in die dort vorhandenen Freiräume. Die axiale Höhe der Rippen 62 ist zur Minimierung des benötigten Bauraums in einem den Wicklungen 68 axial gegenüberliegenden Bereich 70 am geringsten und wächst wieder radial in Richtung der zylindrischen Seitenwand 64. According to the invention, this cylindrical projection 54 is connected via ribs 62 to a cylindrical side wall 64, which radially borders the engine compartment 32 and extends axially from the bottom 40 in the direction of the electronics housing 30, to the inside of which the stator 14 is pressed. In the present embodiment, the motor housing 12 has six ribs 62 whose height changes in the axial direction approximately parabolic. The height of the ribs 62 at the radially inner region connected to the cylindrical projection 54 corresponds to the axial extent of the cylindrical projection 54. The stator 14 also has six stator teeth 66 on which windings 68 for energizing the electric motor 16 are arranged. The winding heads of these windings 68 extend until just in front of the bottom 40. In order nevertheless to be able to achieve stiffening of the motor housing 12 by the ribs 62, the ribs 62 are each offset relative to the windings 68 of the stator teeth 66. The ribs 62 thus extend, viewed in the circumferential direction, exactly between the windings 68 into the free spaces present there. The axial height of the ribs 62 is to minimize the space required in a winding 68 axially axially opposite portion 70 least and grows radially in the direction of the cylindrical side wall 64th
An der Außenseite der Seitenwand 64 ist ein schraubenförmiger Steg 72 ausgebildet, gegen deren radiale Außenseite eine sich axial erstreckende zylindrische Umfangswand 74 des Elektronikgehäuses 30 anliegt, so dass zwischen den Windungen des Stegs 72 ein Kanal 76 gebildet wird, der von einem Kühlmittel durchströmt wird. Entsprechend ist die Seitenwand 64 des Motorgehäuses 12 über die gesamte axiale Erstreckung des Stators 14 des Elektromotors 16 umgeben. Zur Abdichtung dieses Kanals 76 ist am zum Strömungsgehäuse 38 weisenden axialen Ende der Umfangswand 74 ein zwischen der Umfangswand 74 und der Seitenwand 64 des Motorgehäuses 12 eine Dichtung 78 angeordnet. Das axiale Ende der Seitenwand 64 ist in einer ringförmigen Aufnahmeöffnung 80 angeordnet, die radial zwischen der Umfangswand 74 und einer zylindrischen zweiten Seitenwand 82 des Elektronikgehäuses 30 ausgebildet ist, wobei zwischen der Seitenwand 82, die sich in Richtung des Strömungsgehäuses 38 axial erstreckt, und der Seitenwand 64 des Motorgehäuses 12 am zur Dichtung 78 entgegengesetzten axialen Ende des Kanals 76 ebenfalls eine Dichtung 84 zur Abdichtung des Kanals 76 angeordnet ist. On the outside of the side wall 64, a helical web 72 is formed, against the radial outer side of an axially extending cylindrical peripheral wall 74 of the electronics housing 30 is applied, so that between the turns of the web 72, a channel 76 is formed, which is flowed through by a coolant. Accordingly, the side wall 64 of the motor housing 12 is surrounded over the entire axial extent of the stator 14 of the electric motor 16. To seal this channel 76 is pointing to the flow housing 38 axial end of the Circumferential wall 74 a arranged between the peripheral wall 74 and the side wall 64 of the motor housing 12, a seal 78. The axial end of the side wall 64 is disposed in an annular receiving opening 80 which is formed radially between the peripheral wall 74 and a cylindrical second side wall 82 of the electronics housing 30, wherein between the side wall 82, which extends axially in the direction of the flow housing 38, and Side wall 64 of the motor housing 12 at the gasket 78 opposite axial end of the channel 76 is also a seal 84 for sealing the channel 76 is arranged.
Diese Seitenwand 82 des Elektronikgehäuses 30 ist ebenso wie die Seitenwand 64 des Motorgehäuses 12 über sechs zweite, sich radial und axial erstreckende Rippen 86 mit einem axial in den Motorraum 32 weisenden zweiten zylindrischen Vorsprung 88 verbunden. Dieser dient als zweite Lageraufnahme 24 für das zweite Kugellager 26 und ist einteilig mit einem zweiten sich radial erstreckenden Boden 90 ausgebildet, von dem aus sich auch die Umfangswand 74 und die Seitenwand 82 axial erstrecken. Wie in der Figur 3 zu erkennen ist, erstrecken sich die Rippen 86 in axialer Richtung im Bereich der Seitenwand 82 über deren gesamte axiale Erstreckung. Zum zylindrischen Vorsprung 88 hin nach innen sinkt diese Erstreckung etwa parabelförmig, so dass erneut in dem der Wicklung 68 gegenüberliegenden Bereich die axiale Höhe geringer ist. Auch hier befinden sich die Rippen 86 in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den Statorzähnen 66. Im radial inneren Bereich sind die Rippen 86 statt als schmale Stege als ringförmige Vorsprünge 92 mit einer inneren Durchgangsöffnung 94 ausgebildet, durch die sich jeweils ein Wicklungsende jeder Wicklung 68 zur entgegengesetzten Seite des Bodens 90 erstreckt. Auf dieser rückwärtigen Seite des Bodens 90 ist eine Platine 96 angeordnet, die die Steuerelektronik enthält, so dass die Wicklungsenden direkt mit der Platine 96 verbunden werden können und die Wicklungen 68 über die Platine 96 mit Strom versorgt werden können, um den Elektromotor 16 anzusteuern. Die Platine 96 befindet sich in einem Elektronikraum 98, der durch eine sich zur Umfangswand 74 vom Boden 90 erstreckende Außenwand 100 radial begrenzt wird und durch einen Deckel 102 axial verschlossen ist. This side wall 82 of the electronics housing 30, as well as the side wall 64 of the motor housing 12 via six second, radially and axially extending ribs 86 with an axially into the engine compartment 32 facing second cylindrical projection 88 is connected. This serves as a second bearing receptacle 24 for the second ball bearing 26 and is integrally formed with a second radially extending bottom 90, from which also the peripheral wall 74 and the side wall 82 extend axially. As can be seen in FIG. 3, the ribs 86 extend in the axial direction in the region of the side wall 82 over their entire axial extent. Towards the cylindrical projection 88 inwardly, this extension sinks approximately parabolically, so that once again the axial height is lower in the region opposite the winding 68. Again, the ribs 86 are circumferentially between the stator teeth 66. In the radially inner region, the ribs 86 instead of narrow webs as annular projections 92 are formed with an inner through hole 94, through which one winding end of each winding 68 to the opposite side of the floor 90 extends. On this rear side of the bottom 90, a circuit board 96 is arranged, which contains the control electronics, so that the coil ends can be connected directly to the circuit board 96 and the windings 68 are supplied via the circuit board 96 with power can to drive the electric motor 16. The circuit board 96 is located in an electronics compartment 98 which is radially bounded by an outer wall 100 extending to the peripheral wall 74 from the bottom 90 and is axially closed by a cover 102.
Das zweite Lager 26 ist als Loslager ausgeführt, so dass thermische Dehnungen ausgeglichen werden können. Dieses zweite Kugellager 26 liegt mit seinem Innenring 104 gegen einen Absatz der Antriebswelle 20 an. Sein Außenring 106 wird mittels eines Federpaketes 108 unter Zwischenlage eines Ringes 110 in Richtung dieses Absatzes belastet. An der Innenwand des zylindrischen Vorsprungs 88 ist eine Nut 112 ausgebildet, in der ein O-Ring 114 angeordnet ist, der außen gegen den Außenring 106 des Lagers 26 anliegt und so den Spalt abdichtet. The second bearing 26 is designed as a floating bearing, so that thermal expansion can be compensated. This second ball bearing 26 rests with its inner ring 104 against a shoulder of the drive shaft 20. Its outer ring 106 is loaded by means of a spring assembly 108 with the interposition of a ring 110 in the direction of this paragraph. On the inner wall of the cylindrical projection 88, a groove 112 is formed, in which an O-ring 114 is arranged, which rests against the outer ring 106 of the bearing 26 outside and thus seals the gap.
Die Ausführung des Gehäuses 10 und insbesondere der beiden Gehäuseteile 12, 30 mit den Rippen 62, 86 führt zu einer sehr guten Steifigkeit des Gehäuses 10 und der Lageraufnahmen 24, 28. Zusätzliche Stabilität wird auch durch den Steg 72 sowie die Anordnung und Befestigung der Gehäuseteile 12, 30 zueinander erzeugt. Diese hohe Steifigkeit führt dazu, dass bei Drehgeschwindigkeiten des Laufrades 34 von bis zu 80.000 U/min die entstehenden axialen und radialen Kräfte vom Gehäuse 10 aufgenommen werden können und die Eigenfrequenzlage des Rotors 18 zu darüber liegenden Drehzahlen verschoben wird, wodurch zu große Schwingungen des Verdichters weitestgehend vermieden werden. Stattdessen wird es möglich, beide Wälzlager 22, 26 exakt fluchtend zueinander anzuordnen und eine entsprechende präzise Führung der Antriebswelle 20 zu gewährleisten. Dennoch wird der Materialverbrauch sowie der benötigte Bauraum aufgrund der Anordnung der Rippen 62, 86 reduziert. The design of the housing 10 and in particular of the two housing parts 12, 30 with the ribs 62, 86 leads to a very good rigidity of the housing 10 and the bearing receivers 24, 28. Additional stability is also provided by the web 72 and the arrangement and attachment of the housing parts 12, 30 generated to each other. This high stiffness means that at rotational speeds of the impeller 34 of up to 80,000 rev / min, the resulting axial and radial forces can be absorbed by the housing 10 and the natural frequency position of the rotor 18 is shifted to higher speeds, resulting in excessive vibrations of the compressor be avoided as far as possible. Instead, it is possible to arrange both rolling bearings 22, 26 exactly aligned with each other and to ensure a corresponding precise guidance of the drive shaft 20. Nevertheless, the material consumption and the required installation space due to the arrangement of the ribs 62, 86 is reduced.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können die Gehäuseteile andere Teilungen aufweisen oder die Form der Rippen sinnvoll verändert werden. Andere konstruktive Änderungen sind ebenfalls denkbar. It should be clear that the scope of the main claim is not limited to the embodiment described. In particular, the housing parts may have other pitches or the shape of the Ribs are meaningfully changed. Other design changes are also conceivable.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem mehrteiligen Gehäuse (10, 12, 30, 38), in welchem ein Strömungsraum (36) mit einem Einlass (44) und einem Auslass sowie ein Motorraum (32) ausgebildet sind, einem Elektromotor (16) mit einer Antriebswelle (20), der im Motorraum (32) des Gehäuses (10, 12, 30, 38) angeordnet ist, einem Laufrad (34), welches auf der Antriebswelle (20) des Elektromotors (16) befestigt ist und im Strömungsraum (36) angeordnet ist, zwei Lagern (22, 26), über die die Antriebswelle (20) des Elektromotors (16) gelagert ist, zwei Lageraufnahmen (24, 28), die im Gehäuse (10, 12, 30, 38) ausgebildet sind und in denen die beiden Lager (22, 26) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (10, 12, 30, 38) einen sich radial zur Antriebswelle (20) erstreckenden Boden (40, 90) aufweist, von dem aus sich zentral ein zylindrischer Vorsprung (54, 88), der als Lageraufnahme (24, 28) dient, axial in den Motorraum (32) erstreckt und von dem aus sich eine Seitenwand (64, 82), die den zylindrischen Vorsprung (54, 88) vollumfänglich umgibt, axial erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwand (64, 82) und der zylindrische Vorsprung (54, 88) durch sich axial in den Motorraum (32) erstreckende Rippen (62, 86) miteinander verbunden sind. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10, 12, 30, 38) ein erstes Gehäuseteil (12) aufweist, in dem der erste zylindrische Vorsprung (54) mit den Rippen (62) ausgebildet ist und ein zweites Gehäuseteil (30) aufweist, welches einen zweiten sich radial zur Antriebswelle (20) erstreckenden Boden (90) aufweist, von dem aus sich zentral ein zweiter zylindrischer Vorsprung (88), der als zweite Lageraufnahme (28) dient und eine zweite Seitenwand (82), die den zylindrischen Vorsprung (88) vollumfänglich umgibt, axial in den Motorraum (32) erstrecken, wobei die Seitenwand (82) und der zylindrische Vorsprung (88) durch sich axial in den Motorraum (32) erstreckende Rippen (86) miteinander verbunden sind und die Seitenwand (64) des einen Gehäuseteils (12) die Seitenwand (82) des anderen Gehäuseteils (30) radial umgibt. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nachAnspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Lager (22) als Festlager dient und eines der Lager (26) als Loslager dient und beide Lager (22, 26) als Wälzlager ausgebildet sind. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (16) einen Rotor (18) und einen Stator (14) mit bewickelten Statorzähnen (66) aufweist, wobei der Stator (14) an der Seitenwand (64) des als Motorgehäuse dienenden Gehäuseteils (12) befestigt ist. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Statorzähne (66) der Anzahl der Rippen (62) des Motorgehäuses (12) entspricht, wobei die Rippen (62) in Umfangsrichtung betrachtet jeweils zwischen zwei Statorzähnen (66) angeordnet sind und sich zwischen auf den Statorzähnen (66) angeordneten Wicklungen (68) erstrecken. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der Rippen (62) am zum zylindrischen Vorsprung (54) weisenden Ende größer ist als in einem dem Stator (14) gegenüberliegenden Bereich. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (62) im am zylindrischen Vorsprung (54) angrenzenden Bereich der Höhe des zylindrischen Vorsprungs (54) entspricht. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (62) vom dem Stator (14) gegenüberliegenden Bereich zum zylindrischen Vorsprung (54) parabelförmig wächst. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Rippen (62, 86) vom dem Stator (14) gegenüberliegenden Bereich zur angrenzenden Seitenwand (64, 82) wächst. 0. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (86) am zum zweiten zylindrischen Vorsprung (88) weisenden Ende als ringförmige Vorsprünge (92) mit inneren Durchgangsöffnungen (94) ausgebildet sind, durch die Enden der Wicklungen (68) des Stators (14) ragen. An electric compressor for an internal combustion engine having a multi-part housing (10, 12, 30, 38) in which a flow space (36) with an inlet (44) and an outlet and an engine compartment (32) are formed, an electric motor ( 16) having a drive shaft (20) which is arranged in the engine compartment (32) of the housing (10, 12, 30, 38), an impeller (34) which is mounted on the drive shaft (20) of the electric motor (16) and is arranged in the flow space (36), two bearings (22, 26), via which the drive shaft (20) of the electric motor (16) is mounted, two bearing receptacles (24, 28) in the housing (10, 12, 30, 38 ) are formed and in which the two bearings (22, 26) are arranged, wherein the housing (10, 12, 30, 38) has a radially to the drive shaft (20) extending bottom (40, 90), from which itself centrally a cylindrical projection (54, 88) which serves as a bearing receptacle (24, 28) extends axially into the engine compartment (32) and of the a side wall (64, 82) which completely surrounds the cylindrical projection (54, 88) extends axially, characterized in that the side wall (64, 82) and the cylindrical projection (54, 88) extend axially into one another Engine compartment (32) extending ribs (62, 86) are interconnected. An electric compressor for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the housing (10, 12, 30, 38) comprises a first housing part (12) in which the first cylindrical projection (54) is formed with the ribs (62) and a second housing part (30) having a second radially to the drive shaft (20) extending bottom (90) from which centrally from a second cylindrical projection (88) serving as a second bearing receptacle (28) and a second side wall (82) which completely surrounds the cylindrical projection (88) extends axially into the engine compartment (32), the side wall (82) and the cylindrical projection (88) being formed by ribs (86) extending axially into the engine compartment (32). are interconnected and the side wall (64) of the one housing part (12), the side wall (82) of the other housing part (30) radially surrounds. An electric compressor for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that one of the bearings (22) serves as a fixed bearing and one of the bearings (26) serves as a floating bearing and both bearings (22, 26) are formed as rolling bearings. An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (16) comprises a rotor (18) and a stator (14) with wound stator teeth (66), the stator (14) being fixed to the side wall (64) ) of the motor housing serving as the housing part (12) is attached. An electric compressor for an internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the number of stator teeth (66) corresponds to the number of ribs (62) of the motor housing (12), the ribs (62) viewed in the circumferential direction in each case between two stator teeth (66). are arranged and extend between arranged on the stator teeth (66) windings (68). An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the axial height of the ribs (62) is greater at the end facing the cylindrical projection (54) than in an area opposite the stator (14). An electric compressor for an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the height of the ribs (62) in the area adjacent to the cylindrical projection (54) corresponds to the height of the cylindrical projection (54). An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the height of the ribs (62) from the stator (14) opposite region to the cylindrical projection (54) grows parabolic. An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the height of the ribs (62, 86) from the stator (14) opposite region to the adjacent side wall (64, 82) grows. An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the ribs (86) are formed at the second cylindrical projection (88) facing end as annular projections (92) having inner through holes (94) through the ends the windings (68) of the stator (14) protrude.
1. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 1. An electric compressor for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das zweite Gehäuseteil (30) eine ringförmige Aufnahmeöffnung (80) aufweist, welche radial nach innen durch die Seitenwand (82) des zweiten Gehäuseteils (30) begrenzt ist und radial nach außen durch eine sich axial erstreckende Umfangswand (74) begrenzt ist, welche die Seitenwand (64) des Motorgehäuses (12), deren Ende in der ringförmigen Aufnahmeöffnung (80) angeordnet ist, radial umgibt.  the second housing part (30) has an annular receiving opening (80) which is bounded radially inwardly by the side wall (82) of the second housing part (30) and is bounded radially outwardly by an axially extending peripheral wall (74) defining the Side wall (64) of the motor housing (12), whose end is arranged in the annular receiving opening (80), radially surrounds.
2. Elektrischer Verdichter für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10, 2. An electric compressor for an internal combustion engine according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Motorgehäuse (12) an der Außenseite der Seitenwand (64) einen sich schraubenförmig um die Seitenwand (64) erstreckenden Steg (72) aufweist, gegen den die Umfangswand (74) des zweiten Gehäuseteils (30) radial anliegt.  the motor housing (12) on the outside of the side wall (64) has a helically around the side wall (64) extending web (72) against which the peripheral wall (74) of the second housing part (30) bears radially.
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