專利名稱：渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
木發(fā)明涉及一種渦輪增壓器，尤其是采用永磁懸浮軸承的在無潤滑的條件下 高速運轉(zhuǎn)的渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
目前，公知的廢氣渦輪增壓器是由滑動軸承或滾珠軸承支撐定位渦輪轉(zhuǎn)子
軸，渦輪轉(zhuǎn)了-軸總成處于75(TC左右高溫，轉(zhuǎn)速可達(dá)30萬r/min的高速下高速旋轉(zhuǎn)， 在高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生摩擦和卨溫，因此需要大量的機油來潤滑冷卻軸承系統(tǒng)，摩擦 力加劇—/渦輪的反應(yīng)滯后，當(dāng)潤滑油屮混冇雜質(zhì)和供油不足的情況下，渦輪增壓 器極易損壞。密封系統(tǒng)靠活塞環(huán)來作雙向密封，即封油又封氣。對與發(fā)動機共用 |HJ-油道的汽車內(nèi)燃機車用增壓器來講，當(dāng)發(fā)動機曲軸箱廢氣化:力高、進氣阻力 大、怠速時間K、 [Hj油不暢的情況卜 增壓器產(chǎn)生漏油，即浪費資源，乂污染環(huán) 境。在廢氣壓力較"吋，廢氣通過密封環(huán)的問隙M油道進入曲軸箱，造成潤滑油 污染。增壓器損壞后，嚴(yán)重影響設(shè)備運行，甚至造成發(fā)動機報廢；增壓器更換吋 必須更換機油、機油濾芯、清洗汕底殼、清洗潤滑油路。增壓器工作中需要大量 的機油冷卻潤滑，分流、降低了主機潤滑系統(tǒng)壓力；啟動時必須怠速預(yù)潤滑；只 能進汕孔朝上進排氣口于地面平行安裝。H前，國外也出現(xiàn)了電磁懸浮軸承廢氣 渦輪增壓器技術(shù)，其制造成本高、價格昂貴、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有渦輪增壓器易損和漏油及污染的不足，克服國外電磁懸浮軸 承廢氣渦輪增壓器價格昂貴、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。本發(fā)明提供了一種無 摩擦的利用永磁磁環(huán)實現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)子軸懸浮的渦輪增壓器，該渦輪增壓器不僅能解 決易損、漏油和污染的問題、還減少了渦輪的反應(yīng)滯后，而且可以任意安裝，不 受安裝位置和方向的限制；即使損壞，除動力下降外也不會對發(fā)動機造成大的影 響。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)措施實現(xiàn)的 一種渦輪增壓器，它包括渦輪轉(zhuǎn)子軸總 成、中間體、壓殼、與壓殼固定連接或一體制出的擴壓板，在所述渦輪轉(zhuǎn)子 軸總成上，渦輪和壓氣葉輪之間至少安裝有一組相互配合的永磁磁環(huán)，所述的永磁磁環(huán)包括永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)，所述永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)配合使渦輪 轉(zhuǎn)子軸總成的轉(zhuǎn)子軸懸浮。
上述的相瓦配合的永磁磁環(huán)包括三組永磁磁環(huán)，其中兩組永磁磁環(huán)包括n個 永磁靜磁環(huán)和m永磁動磁環(huán)，其中，n》l， m》l，該兩組永磁磁環(huán)分別位于渦輪轉(zhuǎn) 子軸上的渦輪端和壓氣葉輪端，所述永磁靜磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外圍或其端部兩 側(cè)且兩者之間有間隙，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁 環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁上；另外一組永磁磁環(huán)位于擴壓板和渦輪轉(zhuǎn)子軸總成之 間或位于所述的兩組相同的永磁磁環(huán)之間，它包括a個永磁靜磁環(huán)和b永磁動磁 環(huán)，其屮，a^1， b》l，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在在轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁 環(huán)固定安裝在擴壓板上或中間體上，所述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)沿著轉(zhuǎn)子軸的 軸向間隔排列，相鄰永磁磁環(huán)之間有間隙。
上述的相互配合的永磁磁環(huán)包括至少一組軸向極性永磁磁環(huán)，所述的該組軸 向極性永磁磁環(huán)包括n個永磁靜磁環(huán)和m個永磁動磁環(huán)，其中，n》l，m》1，所述永 磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)了軸總成的轉(zhuǎn)了-軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在屮 間體內(nèi)壁上，所述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)沿著渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的軸向間隔排 列，相鄰永磁磁環(huán)之間有間隙，且永磁動磁環(huán)在永磁靜磁環(huán)的吸力下處于懸浮狀 態(tài)，所述轉(zhuǎn)了軸上的壓氣U卜輪端外側(cè)或內(nèi)側(cè)安裝《/機械軸承。
卜.述的相互配合的永磁磁環(huán)包括至少i '組徑向極性永磁磁環(huán)，所述的一組徑 向極性永磁磁環(huán)包括至少-.個永磁動磁環(huán)和至少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁靜磁 環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者之間冇間隙，且永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁 極相斥，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁J:.，永磁動磁環(huán)尚定安裝在轉(zhuǎn)子 軸上，轉(zhuǎn)子軸上的壓氣葉輪端外側(cè)或內(nèi)側(cè)安裝有機械軸承。
上述機械軸承設(shè)置有潤滑系統(tǒng)，所述潤滑系統(tǒng)包括與軸承殼外端連接的集油 帽，軸承殼內(nèi)的軸承與集油帽之問安裝有導(dǎo)油裝置，所述軸承殼、集油帽、導(dǎo)油 罩之間構(gòu)成潤滑油道。
上述的相互配合的永磁磁環(huán)包括兩組徑向極性永磁磁環(huán)和一組軸向極性永 磁磁環(huán)，兩組徑向極性永磁磁環(huán)分別位于轉(zhuǎn)子軸的渦輪端和壓氣葉輪內(nèi)端，所述 軸向極性永磁磁環(huán)位于兩組徑向極性永磁磁環(huán)之間；所述兩組徑向極性永磁磁環(huán) 屮的每組包括至少一個永磁動磁環(huán)和至少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁靜磁環(huán)裝于 永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者之間有間隙，且永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相 斥，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在屮間體內(nèi)壁上，永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子 軸總成上；所述的軸向極性永磁磁環(huán)包括至少一個永磁靜磁環(huán)和至少一個永磁動 磁環(huán)，所述永磁靜磁環(huán)套裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者之間有間隙，所述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相吸，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在在轉(zhuǎn)子軸上，所述 永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁上。
上述的相互配合的永磁磁環(huán)包括三組軸向極性永磁磁環(huán)，其中兩組軸向極性 永磁磁環(huán)包括永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)，分別位于渦輪轉(zhuǎn)子軸上的渦輪端和壓氣
葉輪端，它包括n個永磁靜磁環(huán)和m永磁動磁環(huán)，其中，n》l， m》1，所述永磁靜 磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者之間有間隙，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn) 子軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁上；另外一組軸向極性永磁磁環(huán) 位于擴壓板和渦輪轉(zhuǎn)子軸總成之間或位于所述的兩組相同的軸向極性永磁磁環(huán) 之間，它包括a個永磁靜磁環(huán)和b永磁動磁環(huán)，其中，a^1， b^l，所述永磁動磁 環(huán)固定安裝在在轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在擴壓板上或中間體上，所 述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)沿著轉(zhuǎn)子軸的軸向間隔排列，相鄰永磁磁環(huán)之間有間 隙，且永磁動磁環(huán)在永磁靜磁環(huán)的作用力下處于懸浮狀態(tài)。
卜.述永磁動磁環(huán)和/或永磁靜磁環(huán)為由多個磁環(huán)套裝連接構(gòu)成，相鄰套裝的 磁壞之間設(shè)置冇隔磁套。隔磁套的作用在于，使j];形成多個磁場，提高磁軸承剛 度，增強懸浮效果。
上述的永磁動磁環(huán)外M)設(shè)置有防裂食。
上述的屮問體內(nèi)軸承腔的渦輪端設(shè)置有空氣冷卻通近。
—匕述的軸向極忭永磁動磁環(huán)[古l定安裝在非3磁軸食—匕,導(dǎo)磁軸套固定安裝 在轉(zhuǎn)子軸」-:■，軸向極性永磁靜磁環(huán)固定安裝在非導(dǎo)磁食上，非導(dǎo)磁套固定安裝在 屮間體內(nèi)壁上。
上述的相丌配合的永磁磁環(huán)包括兩組軸向或徑向極性永磁磁環(huán)，兩組軸向或 徑向永磁磁環(huán)分別位于轉(zhuǎn)子軸的渦輪端和壓氣葉輪內(nèi)端，所述兩組軸向或徑向極 性永磁磁環(huán)中的每組包括一個永磁動磁環(huán)和兩個永磁靜磁環(huán)，所述其中一個永磁 靜磁環(huán)位于永磁動磁環(huán)的內(nèi)側(cè)并與永磁動磁環(huán)軸向排列，另一個永磁靜磁環(huán)套裝 于永磁動磁環(huán)外側(cè)，且三者之間有間隙，永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相 斥，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在屮間體內(nèi)壁上，永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子 軸總成上。永磁動磁環(huán)在永磁靜磁環(huán)的斥力下產(chǎn)生懸浮，即能軸向定位又能徑向 定位。
本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，由于在增壓器轉(zhuǎn)子軸上裝 有軸向極性和/徑向極性永磁動磁環(huán)，于其對應(yīng)的中間體上裝有永磁軸向極性和/ 或徑向極性永磁靜磁環(huán)，利用磁性同極相斥、異極相吸的特性，使動磁環(huán)連同渦 輪轉(zhuǎn)子軸懸浮于靜磁環(huán)的中間。當(dāng)增壓器工作時，渦輪轉(zhuǎn)子軸在旋轉(zhuǎn)的向心力的 作用下沿磁環(huán)中心旋轉(zhuǎn)，使磁環(huán)起到軸承的作用，實現(xiàn)無摩擦運轉(zhuǎn)，提高了渦輪增壓器的效率，提高了渦輪響應(yīng)性，而且可以在渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的壓氣葉輪端可 選擇地安裝機械軸承這樣可以更好地徑向和軸向的支撐；永磁懸浮軸承理論上壽 命是無限的，不存在潤滑和密封問題，也就不存在增壓器的易損、漏油和污染。 即使增壓器損壞，除動力下降外也不會對發(fā)動機造成大的影響。隨著科技的發(fā)展， 技術(shù)的提高，新材料的應(yīng)用，耐高溫強磁材料的出現(xiàn)，渦輪增壓器易損、漏油和 污染的問題才能夠得以解決。
為防止磁環(huán)磁性的熱衰減，防止密封環(huán)、渦輪轉(zhuǎn)子軸總成熱變形，使磁環(huán)、 密封環(huán)、渦輪轉(zhuǎn)子軸總成維持在工作溫度，進氣口與中間體內(nèi)腔之間設(shè)置有冷卻 通道，在永磁磁環(huán)腔內(nèi)設(shè)有空氣冷卻，靠慣性來自進氣口的空氣或壓縮空氣進入 軸承腔，通過磁環(huán)的氣隙流動，氣流經(jīng)過導(dǎo)流套吹向渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的渦輪端根 部，對密封環(huán)、渦輪轉(zhuǎn)子軸冷卻。當(dāng)然也可利用現(xiàn)有的進回油孔在中間體上渦輪 端設(shè)有與永磁磁環(huán)腔隔開的液體冷卻道，增壓器工作吋，流體進入冷卻道，帶走 了渦輪殼的傳3熱和隔熱罩的輻射熱，使密封環(huán)、永磁靜磁環(huán)冷卻。具休可以通 過如下方式實現(xiàn)1、擴m板與渦輪轉(zhuǎn)了-軸總成間有通風(fēng)間隙，渦輪轉(zhuǎn)了-軸渦輪 端與11'間體問設(shè)置有密封環(huán)，壓縮空氣經(jīng)冷卻通道直聯(lián)或通過導(dǎo)管將進氣口和中 問體內(nèi)腔連迎；2、進氣口分別通過進風(fēng)導(dǎo)管、出風(fēng)^管將壓氣葉輪腔和中間體 內(nèi)腔連通，構(gòu)成冷卻循環(huán)風(fēng)道，渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的兩端安裝有密封環(huán)，將屮間體 內(nèi)腔與壓殼流道、諷輪腔隔開獨立。
本發(fā)明的有益效果是，徹底解決廢氣渦輪增壓器易損、漏油和污染的問題， 捉高效率，提高渦輪響應(yīng)性。結(jié)構(gòu)簡申.，無機械摩擦，無需潤滑，抗震性強，安 仝可靠；更換增壓器吋無須換油、清洗；不影響主機潤滑系統(tǒng)壓力，任意安裝； 無須怠速預(yù)潤滑。


圖l、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖ll、圖12、圖 13均為本發(fā)明具體實施方式
的結(jié)構(gòu)不意圖。
圖8、 9、 10、 11、 12、 13為擴壓板和中間體為分體結(jié)構(gòu)吋，渦輪中間休總成 的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.永磁動磁環(huán)，2.永磁靜磁環(huán)，3.永磁動磁環(huán)，4.永磁靜磁環(huán)， 5.渦輪轉(zhuǎn)子軸總成，6.中間體，7.非導(dǎo)磁套，8.擴壓板，9.渦輪殼，IO.壓殼， ll.密封環(huán)，12.隔熱罩，13.冷卻通道，14.導(dǎo)風(fēng)板，15.軸承殼，16、冷卻道， 17、壓氣葉輪，18、進氣口， 19、非導(dǎo)磁軸套，20、防裂套，21、進風(fēng)通道，22、 出風(fēng)通道，23、集油帽，24、導(dǎo)油罩，25、機械軸承，26、隔磁套，27、導(dǎo)磁套。
具體實施方式
為能清楚說明本方案的技術(shù)特點，下面通過實施例，并結(jié)合其附圖，對本方 案進行闡述。 實施例l:
- -種渦輪增壓器，如附閣1所示，它包括渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5、中間體6、壓氣
葉輪17、渦輪乂￡9、壓殼IO、進氣口18、與壓殼1一體制出的擴壓板8，渦輪轉(zhuǎn)子 軸總成5包括轉(zhuǎn)子軸、安裝在轉(zhuǎn)子軸上的渦輪和壓氣葉輪17，在所述渦輪轉(zhuǎn)子軸 總成5 l:，渦輪和壓氣葉輪17之間安裝有一組相互配合的永磁磁環(huán)，所述的永磁 磁環(huán)包括兩個永磁動磁環(huán)和兩個永磁靜磁環(huán)，兩個永磁動磁環(huán)l相鄰布置，兩者 軸向之間安裝有導(dǎo)磁套27，使兩個永磁動磁環(huán)定位于非導(dǎo)磁套上，永磁動磁環(huán)的 兩端分別設(shè)置有一個永磁靜磁環(huán)，永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)之間有間隙且相鄰磁 極相反，呈吸力使渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5懸浮。所述永磁動磁環(huán)l固定安裝在非導(dǎo)磁軸 套19上，f.導(dǎo)磁軸套19固定套裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5上，所述永磁靜磁環(huán)2固定安 裝在非3磁套7上，非導(dǎo)磁套7固定安裝有中間體6內(nèi)壁上，當(dāng)中間體為非導(dǎo)磁材 料制造吋，非3磁套可以為中間體的一部分，即不單獨設(shè)置有非導(dǎo)磁套這--部件， 所述永磁靜磁壞2和永磁動磁環(huán)1沿若渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5的軸向間隔排列，渦輪轉(zhuǎn) 子軸總成5的壓氣葉輪17端外側(cè)安裝有機械軸承。所述機械軸承即承受渦輪轉(zhuǎn)子 軸總成5的徑向和/或軸向負(fù)載，機械軸承l(wèi)古l定于帶軸承売15的壓殼10的進氣口18 「卜心，機械軸承究十常溫環(huán)境中，軸承旋轉(zhuǎn)摩擦的熱量被氣流帶走，機械軸承內(nèi) 設(shè)置冇潤滑系統(tǒng)，所述潤滑系統(tǒng)包括與軸承殼15外端連接的集油帽23，軸承殼15 內(nèi)的軸承與集油帽23之間安裝有導(dǎo)油罩24，所述軸承殼15、集油帽23、導(dǎo)油罩24 之間構(gòu)成潤滑油道，所述轉(zhuǎn)子軸和軸承殼之問設(shè)置有磁流體密封或機械密封，密 封方式完個可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，艽屮磁流體同時還起到了潤滑的作用。渦輪 轉(zhuǎn)子軸總成5高速旋轉(zhuǎn)時，在向心力的作用下永磁動磁環(huán)1沿永磁靜磁環(huán)2中心旋 轉(zhuǎn)，使永磁磁環(huán)起到軸承的作用，實現(xiàn)無摩擦運轉(zhuǎn)。
為了減少磁環(huán)磁性的熱衰減和密封環(huán)、渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5的熱變形，進氣口 18與中間體6內(nèi)腔之間設(shè)置有冷卻通道13，冷卻通道13設(shè)置在中間體6本體和壓殼 IO內(nèi)，冷卻通道13直聯(lián)進氣口18，且冷卻通道13和中間體6內(nèi)腔連通，永磁靜磁 環(huán)2外端與中間體6之間設(shè)置有導(dǎo)風(fēng)板14，這樣壓殼10的進氣口18、擴壓板8與壓 氣葉輪17之間的間隙、中間體6內(nèi)腔、永磁磁環(huán)間間隙、永磁磁環(huán)與導(dǎo)風(fēng)板14之 間的間隙、及出風(fēng)導(dǎo)管構(gòu)成空氣冷卻通道13;該實施例中的增壓器工作時，部分 壓縮空氣進入軸承腔，冷卻磁環(huán)及密封環(huán)、轉(zhuǎn)子軸，冷卻后的空氣經(jīng)冷卻通道13 流回進氣口 18或經(jīng)過冷卻通道后直接排入大氣中。當(dāng)然也可以利用現(xiàn)有的進回油 孔在中間體上渦輪端設(shè)有與永磁磁環(huán)腔隔開的液體冷卻道16，增壓器工作時，流體進入冷卻道16，帶走了渦輪殼的傳導(dǎo)熱和隔熱罩的輻射熱，使密封環(huán)、靜磁環(huán) 冷卻。
渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5渦輪的另一端裝有壓氣葉輪17，中間體6渦輪端設(shè)有隔熱罩 12、渦輪殼9，另一端與擴壓板8連為-體，擴壓板8與帶軸承殼15的壓殼10連接。
為了防llr.永磁磁環(huán)在高速旋轉(zhuǎn)屮受到離心力的作用導(dǎo)致磁環(huán)斷裂，可以在永 磁動磁環(huán)外周設(shè)置有防裂套20。
實施例2:
如圖2所示，本實施例與實施l的不同之處主要在于，在渦輪和壓氣葉輪17 之間安裝的一組相互配合的永磁磁環(huán)為軸向極性永磁磁環(huán)，它包括一個永磁動磁 環(huán)1和兩個永磁靜磁環(huán)2，永磁動磁環(huán)1的兩側(cè)分別設(shè)置有一個永磁靜磁環(huán)2，永磁 動磁環(huán)1和永磁靜磁環(huán)2配合使渦輪轉(zhuǎn)子軸總成5的渦輪端懸浮。艽冷卻方式的具 體結(jié)構(gòu)有所不同，主要在于，冷卻通道13是通過導(dǎo)氣管使進入到渦端軸承腔的壓 縮空氣流回進氣口。
實施例3:
如圖3所示，木實施例與實施l的不同之處主要在于，在渦輪和壓氣葉輪17 之問安裝的一組相互配合的永磁磁環(huán)為軸向極性永磁磁環(huán)，它包括兩個永磁動磁 環(huán)l和-個永磁靜磁環(huán)2，永磁動磁環(huán)1位于永磁靜磁環(huán)2的兩側(cè)，并沿若轉(zhuǎn)子軸軸 向排列。
如圖4所示，本實施例與實施l的不同之處主:要在于，在渦輪和壓氣葉輪17 之間安裝的一組相互配合的永磁磁環(huán)為軸向極性永磁磁環(huán)，它包括四個永磁動磁 環(huán)1和四個永磁靜磁環(huán)2，永磁動磁環(huán)徑向由兩個套裝構(gòu)成，套裝的永磁動磁環(huán)之 間設(shè)置有隔磁套26，其相鄰、相近極性相吸，由兩個套裝構(gòu)成的永磁動磁環(huán)通過 隔磁套隔丌并軸向安裝有由兩個套裝構(gòu)成的永磁動磁環(huán)，永磁靜磁環(huán)2也有兩個 套裝構(gòu)成，兩個套裝的永磁靜磁環(huán)之間設(shè)置有隔磁套，套裝的永磁靜磁環(huán)的相鄰 相近極性相吸，套裝的永磁靜磁環(huán)2分別位于永磁動磁環(huán)1的兩側(cè)，永磁動磁環(huán)和 永磁靜磁環(huán)之間有間隙，永磁動磁環(huán)1和永磁靜磁環(huán)2的相鄰相近極性相吸。
實施例5:
如圖5、圖6所示，本實施例與實施l的不同之處主要在于，在渦輪和壓氣葉 輪17之間安裝的一組相互配合的永磁磁環(huán)為徑向極性永磁磁環(huán)，它包括一個永磁 動磁環(huán)3和一個永磁靜磁環(huán)4，永磁靜磁環(huán)4套裝在永磁靜磁環(huán)的外部，其相鄰磁 極相斥。永磁動磁環(huán)3和永磁靜磁環(huán)4可以端面齊平，如圖5所示，也可以稍微錯 開安裝，如圖6所示。
9實施例6:
如圖7所示，本實施例與實施l的不同之處主要在于，中間體和擴壓板為分體 并通過螺釘?shù)痊F(xiàn)有技術(shù)固定連接的，在渦輪和壓氣葉輪17之間安裝的相互配合的 永磁磁環(huán)包括兩組徑向極性永磁磁環(huán)和一組軸向極性永磁磁環(huán)，兩組徑向極性永 磁磁環(huán)分別為壓氣葉輪和渦輪之問的轉(zhuǎn)了-軸兩端，單組徑向極性永磁磁環(huán)包括一
個永磁靜磁環(huán)4和一個永磁動磁環(huán)3，永磁靜磁環(huán)套裝在永磁動磁環(huán)外，其相鄰磁
極相斥。軸向極性永磁磁環(huán)位于兩者徑向極性永磁磁環(huán)之間，它包括一個永磁動
磁環(huán)3和一個永磁靜磁環(huán)4，永磁靜磁環(huán)套裝在永磁動磁環(huán)外，其相同磁極相吸。 該實施例中的冷卻通道13采用的是通過兩個導(dǎo)管將進氣口 18和中間體6內(nèi)腔 連通、分別形成進風(fēng)通道21和出風(fēng)通道22，進風(fēng)通道21、出風(fēng)通道22及軸承間的 間隙構(gòu)成循環(huán)的冷卻通道13。靠慣性來自進氣口的空氣或壓縮空氣進入軸承腔， 通過磁環(huán)的氣隙流動，對磁環(huán)尤其足動磁環(huán)進行冷卻，氣流經(jīng)過導(dǎo)流套吹向渦輪 轉(zhuǎn)下軸總成的渦輪端根部，對密封環(huán)、渦輪轉(zhuǎn)了軸總成冷卻。 實施例7:
如圖8所示，本實施例與實施6的不同之處主要在于，在渦輪和壓氣葉輪17 之M安裝的相互配合的永磁磁環(huán)包括三組軸向極性永磁磁環(huán)，艽中兩組是相同 的，每組分別由一個永磁靜磁環(huán)2和--個永磁動磁環(huán)1套裝構(gòu)成，永磁動磁環(huán)l通 過非，磁軸套固定安裝在轉(zhuǎn)了-軸l:，永磁靜磁環(huán)2通過非g磁套l古l定安裝在中間 休內(nèi),上，套裝的永磁動磁環(huán)和永磁靜磁壞之間設(shè)置冇間隙；另外,L軸向極 性永磁磁環(huán)包括軸向安裝的一個永磁動磁環(huán)1和兩個永磁靜磁環(huán)2，永磁靜磁環(huán)分 別f/:于永磁動磁環(huán)的兩側(cè)，永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)的相鄰磁極相斥，該組的永 磁動磁環(huán)W以通過非導(dǎo)磁軸套同定在轉(zhuǎn)子軸上，也可以之間固定在非導(dǎo)磁材料制 造的壓氣葉輪軸背部凸出部位上，其作用為推力永磁軸承的作用，該組永磁磁環(huán) 位于壓氣葉輪的內(nèi)側(cè)，兩組相同的永磁磁環(huán)分別位于轉(zhuǎn)子軸上的推力永磁軸承的 永磁磁環(huán)的內(nèi)側(cè)和轉(zhuǎn)子上的渦輪內(nèi)側(cè)。
實施例8:
如圖9所示，本實施例與實施l的不同之處主要在于，中間體和壓板為分體并 通過螺釘?shù)痊F(xiàn)有技術(shù)固定連接的，在渦輪和壓氣葉輪17之間安裝的相互配合的永 磁磁環(huán)包括三組軸向極性永磁磁環(huán)，其中兩組是相同的，每組分別由四個永磁靜 磁環(huán)2和兩個永磁動磁環(huán)1套裝構(gòu)成，永磁靜磁環(huán)位于永磁動磁環(huán)兩端且兩者之間 有間隙，每側(cè)的永磁靜磁環(huán)由兩個套裝構(gòu)成，兩個磁環(huán)內(nèi)外之間設(shè)置有隔磁套， 其相鄰相近磁極相吸，位于屮間的永磁動磁環(huán)也由兩個套裝構(gòu)成，兩個磁環(huán)內(nèi)外 之間也設(shè)置有隔磁套相鄰相近磁極相吸。永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)的相鄰相近磁極相吸；另外一組軸向極性永磁磁環(huán)包括軸向安裝的永磁動磁環(huán)l和永磁靜磁環(huán) 2，永磁靜磁環(huán)套裝在永磁動磁環(huán)外，永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)的相鄰磁極相吸， 且兩者之間有間隙，永磁動磁環(huán)由三個軸向排列組成，其相鄰相近磁極相吸，相 鄰兩個永磁動磁環(huán)軸向之間設(shè)置有隔磁套，對應(yīng)的永磁靜磁環(huán)由三個軸向排列組 成，其相鄰相近磁極相吸，相鄰的永磁靜磁環(huán)軸向之間設(shè)置有隔磁套。該組的永 磁動磁環(huán)可以通過非導(dǎo)磁軸套固定在轉(zhuǎn)子軸上，也可以之間固定在非導(dǎo)磁材料制 造的壓氣葉輪背部凸出部位上，其作用為推力軸承的作用，該組永磁磁環(huán)位于壓 氣葉輪的內(nèi)側(cè)，或為于兩組相同的永磁磁環(huán)之間，兩組相同的永磁磁環(huán)分別位于 轉(zhuǎn)子軸上渦輪端和壓氣輪端。 實施例9:
本實施例與其它實施例的不同在于，如圖IO、圖11所示，永磁動磁環(huán)和永磁 靜磁環(huán)均為L《圓柱狀，永磁靜磁環(huán)套裝在永磁動磁環(huán)外且兩者之問有間隙，永磁 動磁環(huán)長皮人于永磁靜磁環(huán)，永磁靜磁環(huán)安裝定位在中間體上，永磁動磁環(huán)安裝 定位在)t、氣U卜輪和渦輪之間的轉(zhuǎn)子軸.1:，永磁動磁環(huán)的長度與中間體內(nèi)的壓氣葉 輪和渦輪之間的轉(zhuǎn)子軸的長度相配合，永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)的相鄰或相同磁 極相斥。
實施例10:
如圖12、 13所不，木實施例與實施l的不同之處主要在于，屮間體和壓板為 分休并通過螺釘?shù)痊F(xiàn)有技術(shù)固定連接的，相互配合的永磁磁環(huán)包括兩組軸向或徑 向極性永磁磁環(huán)，兩組軸向或徑向永磁磁環(huán)分別位于轉(zhuǎn)子軸的渦輪端和壓氣葉輪 內(nèi)端，所述兩組軸向或徑向極性永磁磁環(huán)中的每組包括 一個永磁動磁環(huán)和兩個永 磁靜磁環(huán)，所述其屮 一個永磁靜磁環(huán)位于永磁動磁環(huán)的內(nèi)側(cè)并與永磁動磁環(huán)軸向 排列，另一個永磁靜磁環(huán)套裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)，且三者之間有間隙，永磁靜磁 環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相斥，永磁動磁環(huán)在永磁靜磁環(huán)的斥力下產(chǎn)生懸浮， 即能軸向定位又能徑向定位，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁上，永磁動 磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸總成上。
本發(fā)明中永磁磁環(huán)的安裝布置不限于上述實施例1 10中的結(jié)構(gòu)方式，軸向
極性永磁磁環(huán)和徑向極性永磁磁環(huán)可以根據(jù)裝配需要選擇使用，主要是利用磁性 同極相斥、異極相吸的原理，使動磁環(huán)連同渦輪轉(zhuǎn)子軸懸浮于靜磁環(huán)的中間。當(dāng) 增壓器工作時，渦輪轉(zhuǎn)子軸在旋轉(zhuǎn)的向心力的作用下沿磁環(huán)中心旋轉(zhuǎn)，使磁環(huán)起
到軸承的作用，實現(xiàn)無摩擦運轉(zhuǎn)，提高了渦輪增壓器的效率，提高了渦輪響應(yīng)性； 而且永磁懸浮軸承理論上壽命是無限的，不存在潤滑和密封問題，也就不存在增 壓器的易損、漏油和污染。即使增壓器損壞，除了動力下降外也不會對發(fā)動機造成大的影響。隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的提高，新材料的應(yīng)用，耐高溫強磁材料的 出現(xiàn)，渦輪增壓器易損、漏油和污染的問題能夠得到更加徹底的解決。
其中，實施例l、 2和實施例6中的冷卻方式可以交替，而且可以應(yīng)用于實施
例3、 4、 5、 7、 8、 9、 10屮。
實施例1 10中的軸向極性永磁動磁環(huán)通過非導(dǎo)磁軸套固定在轉(zhuǎn)子軸上，當(dāng) 轉(zhuǎn)子軸為非導(dǎo)磁材料如鋁等材料制造時，非導(dǎo)磁軸套可以省略，或與轉(zhuǎn)子軸一體 制出，同理，中間體為非導(dǎo)磁材料制造時，永磁靜磁環(huán)也可以直接安裝固定在中 間體內(nèi)壁上，省略非導(dǎo)磁套，簡化結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)，在此不再贅述。當(dāng)然， 上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬 于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種渦輪增壓器，它包括渦輪轉(zhuǎn)子軸總成、中間體、壓殼、與壓殼固定連接或一體制出的擴壓板，其特征是在所述渦輪轉(zhuǎn)子軸總成上，渦輪和壓氣葉輪之間至少安裝有一組相互配合的永磁磁環(huán)，所述的永磁磁環(huán)包括至少一個永磁動磁環(huán)和至少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)配合使渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的轉(zhuǎn)子軸懸浮。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的相互配合的永磁磁 環(huán)包括三組永磁磁環(huán)，其中兩組永磁磁環(huán)包括n個永磁靜磁環(huán)和m永磁動磁環(huán)，其 中，n》1， m^1，該兩組永磁磁環(huán)分別位于渦輪轉(zhuǎn)子軸上的渦輪端和壓氣葉輪端， 所述永磁靜磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外圍或其端部兩側(cè)且兩者之間有間隙，所述永磁 動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁t;另 外一組永磁磁環(huán)位于擴壓板和渦輪轉(zhuǎn)子軸總成之間或位于所述的兩組相同的永 磁磁環(huán)之間，它包括a個永磁靜磁環(huán)和b永磁動磁環(huán)，所述相鄰永磁磁環(huán)之間有間 隙，其中，a》1， b^l，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在在轉(zhuǎn)子軸I— .，所述永磁靜磁 環(huán)固定安裝在擴fk板上或中|、uj體.I:。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的相互配合的永磁磁 環(huán)包括辛:少---組軸向極性永磁磁環(huán)，所述的該組軸向極性永磁磁環(huán)包括n個永磁 靜磁環(huán)和m個永磁動磁環(huán)，其屮，n^l，m》1，所述永磁動磁環(huán)同定安裝在渦輪轉(zhuǎn) 子軸總成的轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間體內(nèi)壁上，所述永磁靜磁 環(huán)和永磁動磁環(huán)沿著渦輪轉(zhuǎn)了-軸總成的軸向間隔排列，相鄰永磁磁環(huán)之間有間 隙，永磁動磁環(huán)在永磁靜磁環(huán)的吸力下處于懸浮狀態(tài)，所述轉(zhuǎn)子軸上的壓氣葉輪 端外側(cè)或內(nèi)側(cè)安裝有機械軸承。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的相互配合的永磁磁 環(huán)包括至少一組徑向極性永磁磁環(huán)，所述的一組徑向極性永磁磁環(huán)包括至少一個 永磁動磁環(huán)和至少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁靜磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者 之間有間隙，且永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相斥，所述永磁靜磁環(huán)固定 安裝在中間體內(nèi)壁上，永磁動磁環(huán)固定安裝在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)子軸上的壓氣葉輪端 外側(cè)或內(nèi)側(cè)安裝有機械軸承。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的渦輪增壓器，其特征是，所述機械軸承設(shè)置有 潤滑系統(tǒng)，所述潤滑系統(tǒng)包括與軸承殼外端連接的集油帽，軸承殼內(nèi)的軸承與集 油帽之間安裝有導(dǎo)油裝置，所述軸承殼、集油帽、導(dǎo)油罩之間構(gòu)成潤滑油道。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的相互配合的永 磁磁環(huán)包括兩組徑向極性永磁磁環(huán)和一組軸向極性永磁磁環(huán)，兩組徑向極性 永磁磁環(huán)分別位于轉(zhuǎn)子軸的渦輪端和壓氣葉輪內(nèi)端，所述軸向極性永磁磁環(huán)位于 兩組徑向極性永磁磁環(huán)之間；所述兩組徑向極性永磁磁環(huán)中的每組包括至少一個 永磁動磁環(huán)和:辛:少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁靜磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者 之間有間隙，且永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁極相斥，所述永磁靜磁環(huán)固定 安裝在中間體內(nèi)壁匕永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)子軸總成上；所述的軸向極 性永磁磁環(huán)包括至少一個永磁靜磁環(huán)和至少一個永磁動磁環(huán)，所述永磁靜磁環(huán)套 裝于永磁動磁環(huán)外側(cè)且兩者之間有間隙，所述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán)的相鄰磁 極相吸，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在轉(zhuǎn)子軸上，所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在中間 體內(nèi)壁上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的相互配合的永 磁磁環(huán)包括三組軸向極性永磁磁環(huán)，其中兩組軸向極性永磁磁環(huán)包括永磁靜磁環(huán) 和永磁動磁環(huán)，分別位于渦輪轉(zhuǎn)下軸h的渦輪端和壓氣葉輪端，它包括n個永磁 靜磁環(huán)和m永磁動磁環(huán)，其中，n^1， m》l，所述永磁靜磁環(huán)裝于永磁動磁環(huán)外側(cè) 且兩者之間有間隙，所述永磁動磁環(huán)固定安裝在渦輪轉(zhuǎn)7軸匕所述永磁靜磁環(huán) 同定安裝在『f'問體內(nèi)壁h;另外--組軸向極性永磁磁環(huán)位于擴壓板和渦輪轉(zhuǎn)子軸 總成之間或位于所述的兩組相同的軸向極性永磁磁環(huán)之間，它包括a個永磁靜磁 環(huán)和b永磁動磁環(huán)，其中，a》1， b》l,所述永磁動磁環(huán)固定安裝在在轉(zhuǎn)子軸上， 所述永磁靜磁環(huán)固定安裝在擴壓板上或中間體上，所述永磁靜磁環(huán)和永磁動磁環(huán) 沿著轉(zhuǎn)7軸的軸向間隔排列，相鄰永磁磁環(huán)之間冇間隙，且永磁動磁環(huán)在永磁靜 磁環(huán)的作用力下處于懸浮狀態(tài)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的渦輪增壓器，其特征是，所述永磁動磁 環(huán)和/或永磁靜磁環(huán)為由多個磁環(huán)套裝連接構(gòu)成，相鄰套裝的磁環(huán)之間設(shè)置有隔 磁套。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的永磁動 磁環(huán)外周設(shè)置有防裂套。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的中間體 內(nèi)軸承腔的渦輪端設(shè)置有空氣冷卻通道。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的渦輪增壓器，其特征是，所述的軸向極 性永磁動磁環(huán)固定安裝在非導(dǎo)磁軸套上，非導(dǎo)磁軸套固定安裝在轉(zhuǎn)子軸上；軸向 極性永磁靜磁環(huán)固定安裝在非導(dǎo)磁套上，非導(dǎo)磁套固定安裝在中間體內(nèi)壁上。
全文摘要
一種渦輪增壓器，其技術(shù)方案為它包括渦輪轉(zhuǎn)子軸總成、中間體、壓殼、與壓殼固定連接或一體制出的擴壓板，在所述渦輪轉(zhuǎn)子軸總成上，渦輪和壓氣葉輪之間至少安裝有一組相互配合的永磁磁環(huán)，所述的永磁磁環(huán)包括至少一個永磁動磁環(huán)和至少一個永磁靜磁環(huán)，所述永磁動磁環(huán)和永磁靜磁環(huán)配合使渦輪轉(zhuǎn)子軸總成的轉(zhuǎn)子軸懸浮。本發(fā)明提供了一種無摩擦的利用永磁磁環(huán)實現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)子軸懸浮的渦輪增壓器，該渦輪增壓器不僅能解決易損、漏油和污染的問題、減少渦輪的反應(yīng)滯后，即使損壞，除動力下降外也不會對發(fā)動機造成大的影響。本發(fā)明克服了現(xiàn)有渦輪增壓器易損和漏油及污染的問題，克服了國外電磁懸浮軸承廢氣渦輪增壓器價格昂貴、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。
文檔編號F01D25/16GK101429878SQ20081023862
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者陳發(fā)謙 申請人:陳發(fā)謙