電控渦輪機的轉(zhuǎn)子的保持的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開涉及將電動機的轉(zhuǎn)子保持在渦輪增壓器的軸上。
【背景技術(shù)】
[0002]電控渦輪機(ECT)包括固定在渦輪和壓縮機部分之間的電機(或電動機)ο渦輪機以高達(dá)350，000rpm的速度旋轉(zhuǎn)。電機的轉(zhuǎn)子應(yīng)被固定以阻抗轉(zhuǎn)子和渦輪增壓器軸之間的相對轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子可被壓配合到軸上，如申請日為2014年2月20日的共同受讓的臨時專利申請PCT/US2014/017455所描述的那樣，其全部被并入于此。但是，壓配合可能會阻礙ECT的拆解和維護(hù)。期望允許將轉(zhuǎn)子從ECT軸上拆解下來的ECT及組裝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個問題，公開了一種ECT，該ECT包括軸，軸具有耦合于其上的渦輪葉輪。該軸具有限定于軸上的保持特征部。該ECT進(jìn)一步包括位于軸上的電動機的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子的芯部(轉(zhuǎn)子芯)具有接近渦輪葉輪的端部，該端部與保持特征部接合。保持元件與軸接合并在轉(zhuǎn)子芯遠(yuǎn)離渦輪葉輪的端部抵接在轉(zhuǎn)子芯上。
[0004]在一個實施例中，保持特征部為在軸中機加工出的肩部。轉(zhuǎn)子芯接近渦輪葉輪的端部基本上與軸的中心軸線垂直，并且轉(zhuǎn)子芯接近渦輪葉輪的端部抵在肩部上。在一些實施例中，肩部和轉(zhuǎn)子芯接近渦輪葉輪的端部中的至少一個的表面被通過下列手段之一粗糙化:滾花，噴丸，蝕刻，噴砂，激光氣相沉積，激光蝕刻，以及施加涂層。
[0005]在另一實施例中，保持特征部為軸上的外錐度，該錐度的直徑沿遠(yuǎn)離渦輪葉輪移動的方向單調(diào)遞減。與該錐度接合的轉(zhuǎn)子芯的端部具有內(nèi)錐度部分，該內(nèi)錐度部分與外錐度配合，并且內(nèi)錐度的內(nèi)直徑沿遠(yuǎn)離渦輪葉輪移動的方向單調(diào)遞減。內(nèi)錐度和外錐度中的至少一個被通過下列手段之一粗糙化:滾花，噴丸，蝕刻，噴砂，激光氣相沉積，激光蝕刻，以及施加涂層。
[0006]在又另一個實施例中，保持特征部包括多數(shù)個限定于軸上的花鍵。在渦輪葉輪側(cè)接近花鍵處的軸的直徑大體上等于花鍵的外直徑。在遠(yuǎn)離渦輪葉輪側(cè)接近花鍵處的軸的直徑大體上等于花鍵的內(nèi)直徑。轉(zhuǎn)子芯具有多數(shù)個與軸的花鍵配合的指狀物。在一些實施例中，轉(zhuǎn)子芯包括加強套筒。在另外的實施例中，轉(zhuǎn)子的永磁體轉(zhuǎn)子靠設(shè)于軸上并在任一端部具有端帽。在這一實施例中，端帽抵接螺母或者端帽與保持特征部配合。
[0007]在一些實施例中，軸包括限定于其中的沿軸的長度的一部分的螺紋，并且保持元件是與螺紋接合的螺母。螺母抵接轉(zhuǎn)子的表面或轉(zhuǎn)子抵接螺母的表面中的至少一個被通過下列手段之一粗糙化:滾花，噴丸，蝕刻，噴砂，激光氣相沉積，激光蝕刻，以及施加涂層。
[0008]在另一實施例中，保持元件為壓配合到軸上的軸圈。該軸圈可以是可放棄元件，其在將轉(zhuǎn)子從軸上拆解下來時被破環(huán)。
[0009]公開了一種組裝ECT的方法，包括:安裝渦輪側(cè)迷宮油密封于ECT的軸上;安裝渦輪側(cè)軸頸軸承于軸上;將電機的轉(zhuǎn)子滑到軸上；以及緊固保持元件于軸上，并且使保持元件抵接轉(zhuǎn)子。在該保持元件為螺母的實施例中，該方法進(jìn)一步包括:使螺母的螺紋與機加工在軸上的螺紋配合并扭轉(zhuǎn)螺母到預(yù)先確定的扭矩。在保持元件為軸圈的實施例中，該方法進(jìn)一步包括:將軸圈滑到軸上，并使軸圈壓配合到軸接近轉(zhuǎn)子的部分上。在一些具有軸圈的實施例中，在將軸圈滑到軸上之前，下列中的至少一個是優(yōu)選的:加熱軸圈以及冷卻軸。
[0010]本方法進(jìn)一步包括，在將轉(zhuǎn)子滑到軸上之前，將渦輪軸安裝到殼體內(nèi)。
[0011]還公開了一種ECT，該ECT具有ECT的軸，該ECT的軸具有焊接于軸的第一端部的渦輪葉輪，以及限定于軸上的保持特征部，套置于軸上的電動機的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子接近渦輪葉輪的端部與保持特征部接合，以及固定到軸上的保持元件在轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)離渦輪葉輪的端部抵接轉(zhuǎn)子。
[0012]保持特征部可以是機加工于軸中的肩部。轉(zhuǎn)子接近渦輪葉輪的端部大體上與軸的中心軸線垂直，并且轉(zhuǎn)子接近渦輪葉輪的端部抵接肩部。
[0013]保持特征部可以為軸上的外錐度，該錐度的直徑沿遠(yuǎn)離渦輪葉輪移動的方向單調(diào)遞減。與該錐度接合的轉(zhuǎn)子的端部具有內(nèi)錐度部分，該內(nèi)錐度部分與外錐度配合。內(nèi)錐度的內(nèi)直徑沿遠(yuǎn)離渦輪葉輪移動的方向單調(diào)遞減。
[0014]軸可包含限定于其上的沿軸的長度的一部分的螺紋，并且保持元件是與螺紋接合的螺母。
[0015]保持元件可以為壓配合到軸上的軸圈。
[0016]轉(zhuǎn)子可包含與軸接合的轉(zhuǎn)子芯。轉(zhuǎn)子可以是永磁體電動機的一部分，該電動機具有靠裝在轉(zhuǎn)子芯的外表面的永磁體。替代地，轉(zhuǎn)子為永磁體電動機，并且永磁體靠裝在軸上。
【附圖說明】
[0017]圖1是ECT的剖面圖；
圖2和圖3是根據(jù)本公開的實施例的ECT軸的剖面圖；
圖4和圖5分別示出了在轉(zhuǎn)子組裝之前和之后的ECT軸的實施例；
圖6是示出了可進(jìn)行ECT組裝的制造過程的流程圖圖7-11示出了圖6相關(guān)的組裝過程；以及圖12示出替代性的轉(zhuǎn)子，其中永磁體被直接固定到軸上。
【具體實施方式】
[0018]本領(lǐng)域一般技術(shù)人員將理解到，參考任何一幅附圖所示出并描述的實施例的不同特征，可以與在一個或更多其他附圖中示出的特征組合，以產(chǎn)生替代的沒有明示示出或說明的實施例。示出的特征的組合提供了用于典型應(yīng)用的相應(yīng)的實施例。但是，與本公開的教導(dǎo)一致的特征的不同組合和修改可能是特定應(yīng)用或?qū)嵤┧谕摹１绢I(lǐng)域一般技術(shù)人員可以認(rèn)識到類似的應(yīng)用或?qū)嵤?，不論其是否明示說明或示出。
[0019]此處使用的ECT指代電控渦輪增壓器和電控渦輪機，其為同一部件的兩個名字。在圖1中，示出了 ECT的剖面。該ECT具有壓縮機部分1，電機部分12，以及渦輪部分14。軸16穿過通過部分10，12，和14。渦輪葉輪18固定到軸16上，可采取焊接，機械緊固件，或任何其他適合耦合該兩構(gòu)件的方式進(jìn)行。
[0020]電機部分12包括電機，該電機包括封裝在兩殼體部分之中的轉(zhuǎn)子20定子22，兩殼體部分為:禍輪側(cè)殼體部分24和壓縮機側(cè)殼體部分26。電機可以被操作為電動機，其中電力被施加到電動機以使軸比沒有應(yīng)用電動機的情況下轉(zhuǎn)得更快;或操作為發(fā)動機，其中電負(fù)載被施加到電動機以使軸比沒有在應(yīng)用發(fā)動機的情況下轉(zhuǎn)得更慢。術(shù)語電機，電動機，和發(fā)動機根據(jù)對實施例的理解在此互相替換使用的，電機可以被操作為電動機，發(fā)動機，或者，如果沒有電流被施加到與轉(zhuǎn)子相關(guān)的線圈，則任何一個都不是。在一些實施例中，電機可以適用于僅被操作為電動機或僅作為發(fā)動機。軸頸軸承28和30相應(yīng)地設(shè)置于殼體部分26和24中，以支撐軸16。從軸向考慮，軸頸軸承30位于轉(zhuǎn)子20和渦輪部分14之間，并且軸頸軸承28位于轉(zhuǎn)子20和壓縮機部分10之間。
[0021 ]在軸16遠(yuǎn)離的渦輪葉輪18的端部提供壓縮機葉輪32。通過圖1中實施例中的螺母34將壓縮機葉輪32保持在軸16上。壓縮機葉輪32典型地由與葉輪軸不相似的輕合金制成以避免焊接。壓縮機葉輪32典型地通過緊固件或螺紋特征部緊固在軸上。
[0022]在圖2中，軸50焊接到渦輪葉輪52上。轉(zhuǎn)子40的轉(zhuǎn)子芯54套置在軸50上。永磁體58包圍轉(zhuǎn)子芯54并具有容納著永磁體58的外容納套筒56。(在本實施例中，轉(zhuǎn)子芯是加強套筒。在另外的實施例中，永磁體裝于軸上，如下面參照圖12所說明的。)在圖2中顯示的轉(zhuǎn)子芯54是單件。但是，轉(zhuǎn)子芯可以由多數(shù)部分組成，例如由中央部分和兩個端帽。軸50具有螺紋70。螺母60與螺紋70接合。轉(zhuǎn)子芯54接近渦輪52的端部被制成方形，并撐靠軸50中的肩部64。在圖2中的實施例中，肩部64附近具有下部凹陷。軸50在轉(zhuǎn)子芯54和軸50的接合部的中間沿著凹部66被切削。在替代的實施例中，軸沒有被切削。
[0023]圖2中的實施例顯示了永磁電動機的轉(zhuǎn)子。但這并沒有限定意圖。任何合適的電動機的轉(zhuǎn)子均可被置于軸50上。
[0024]在不同實施例中，可以使一些配合面粗糙化以增加摩擦來防止解體。配合表面的粗糙化可以通過激光表面處理、噴砂、滾花、噴丸或任何其他合適的技術(shù)。在一個實施例中，轉(zhuǎn)子芯54接近渦輪52的端部和肩部64中的至少一個具有粗糙化的表面。在一個實施例中，螺母60接近轉(zhuǎn)子芯54的表面和轉(zhuǎn)子芯54遠(yuǎn)離渦輪葉輪52的端部中的至少一個是粗糙