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Dokumentenidentifikation DE60303486T2 26.10.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001426580
Titel Turbine mit verschiebbaren Leitschaufeln
Anmelder Holset Engineering Co. Ltd., Huddersfield, West Yorkshire, GB
Erfinder Carter, Jeffrey, Huddersfield, HD1 6RA, GB
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60303486
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 13.11.2003
EP-Aktenzeichen 032571622
EP-Offenlegungsdatum 09.06.2004
EP date of grant 08.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2006
IPC-Hauptklasse F02B 37/24(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F02C 6/12(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turbine mit variabler Geometrie und insbesondere die Turbine eines Turboladers für einen Verbrennungsmotor.

Turbolader sind gut bekannte Vorrichtungen zum Zuführen von Luft zum Einlass eines Verbrennungsmotors mit Überdruck (Ladedruck). Ein herkömmlicher Turbolader besteht im Wesentlichen aus einem mit Abgas angetriebenen Turbinenrad, das an einer drehbaren Welle in einem Turbinengehäuse montiert ist. Durch die Rotation des Turbinenrads dreht sich ein am anderen Ende der Welle in einem Kompressorgehäuse montiertes Kompressorrad. Das Kompressorrad fördert Druckluft zum Einlasskrümmer des Motors. Die Turboladerwelle wird herkömmlicherweise durch Zapfen- und Axiallager gelagert, einschließlich geeigneter Schmiersysteme, die sich in einem zentralen Lagergehäuse, geschaltet zwischen dem Turbinen- und dem Kompressorradgehäuse, befinden.

Bei bekannten Turboladern umfasst die Turbinenstufe eine Turbinenkammer, in der das Turbinenrad montiert ist, einen ringförmigen Eingangskanal, der um die Turbinenkammer herum angeordnet ist, einen um den Eingangskanal herum angeordneten Eingang und einen sich von der Turbinenkammer erstreckenden Ausgangskanal. Die Kanäle und Kammern sind miteinander in Verbindung, so dass in die Eingangskammer eingelassenes Abgas unter Druck durch den Eingangskanal zum Ausgangskanal über die Turbinenkammer strömt und das Turbinenrad dreht.

Turbinen können von einem Typ mit fester oder mit variabler Geometrie sein. Turbinen mit variabler Geometrie unterscheiden sich von Turbinen mit fester Geometrie dadurch, dass die Größe des Eingangskanals variiert werden kann, um die Gasströmungsgeschwindigkeiten über eine Reihe von Durchflussmengen zu optimieren, so dass die Ausgangsleistung der Turbine passend zu variierenden Motorbedarfseinstellungen variiert werden kann. Ein Beispiel ist in der DE 19924228A dargestellt. Ein üblicher Turbinentyp mit variabler Geometrie hat Flügel, die in den Eingangskanal verlaufen und die geschwenkt werden können, um die für einströmendes Gas verfügbare effektive Querschnittsfläche sowie den Annäherungswinkel des Gases zum Turbinenrad zu verändern. Solche Anordnungen werden im Allgemeinen als Schwenkflügelturbinen mit variabler Geometrie bezeichnet. Jeder Flügel ist typischerweise um seine eigene Achse schwenkbar und alle Flügel können einheitlich durch Betätigen eines Betätigungsmechanismus geschwenkt werden, der mit einem der Flügel verbunden ist, häufig durch einen Ring, der Einheitsring genannt wird.

In einem anderen üblichen Turbinentyp mit variabler Geometrie wird eine Wand des Eingangskanals durch ein bewegliches Wandelement definiert, das allgemein als Düsenring bezeichnet wird. Die Position des Düsenrings relativ zu einer Stirnwand des Eingangskanals ist verstellbar, um die Breite des Eingangskanals zu regeln. So kann beispielsweise, wenn der Gasfluss durch die Turbine abnimmt, auch die Breite des Eingangskanals verringert werden, um die Gasgeschwindigkeit zu halten und die Turbinenleistung zu optimieren. Der Düsenring ist gewöhnlich mit Flügeln versehen, die in den Eingangskanal und durch Schlitze an der Stirnwand des Eingangskanals verlaufen, um die Bewegung des beweglichen Düsenrings aufzunehmen. Alternativ können Flügel von einer festen Wand durch Schlitze im Düsenring verlaufen. Der Düsenring ruht im Allgemeinen auf Stangen, die parallel zur Rotationsachse des Turbinenrades verlaufen, und wird von einem Stellglied bewegt, das die Stangen axial verschiebt.

Es sind verschiedene Stellgliedformen für den Einsatz mit Turbinen mit variabler Geometrie bekannt, einschließlich pneumatischen, hydraulischen und elektrischen Stellgliedern, die außerhalb des Turboladers montiert und über entsprechende Gestänge mit dem System mit variabler Geometrie verbunden sind. So umfassen beispielsweise bekannte elektrische Stellglieder einen Elektromotor, der am Turboladergehäuse montiert und über ein Getriebe und mechanisches Gestänge mit beweglichen Elementen des Systems mit variabler Geometrie verbunden ist. Solche elektrischen Stellgliedsysteme haben eine Reihe von Nachteilen. So wird beispielsweise die Positionsgenauigkeit des Stellglieds durch Herstellungstoleranzen und Wärmeausdehnung der mechanischen Getriebezug- und Gestängekomponenten herabgesetzt. Außerdem kann die transiente Steuerbarkeit (z.B. die Ansprechzeit usw.) des Stellglieds durch Spiel und Hysterese im mechanischen Getriebezug und Gestänge begrenzt werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Nachteile abzustellen oder abzumildern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie bereitgestellt, der Folgendes umfasst:

ein Turbinenrad, das innerhalb eines Turbinengehäuses an einem Ende einer Turboladerwelle für eine Drehung um eine Turboladerachse montiert ist, wobei das Turbinengehäuse einen ringförmigen Turbineneintritt um das Turbinenrad definiert;

ein Kompressorrad, das innerhalb eines Kompressorgehäuses am anderen Ende der Turboladerwelle für eine Drehung mit dem Turbinenrad um die Achse montiert ist;

Turboladerwellenlagerbaugruppen, die innerhalb eines Lagergehäuses angeordnet sind, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse geschaltet ist;

einen Mechanismus mit variabler Geometrie für das Variieren der Größe des ringförmigen Turbineneintritts; und

einen Elektromotor für die Betätigung des Mechanismus mit variabler Geometrie;

wobei der Elektromotor ein rohrförmiger Linearelektromotor ist, der einen stationären ringförmigen Statorring und einen axial beweglichen ringförmigen Forcer-Ring aufweist, der koaxial um die Turboladerachse angeordnet ist, wobei die Bewegung des Forcer-Rings die Verstellung des Mechanismus mit variabler Geometrie bewirkt.

Der ringförmige Linearmotor ist eine besonders kompakte Anordnung, die leicht in den Turbolader integriert werden kann. Insbesondere befindet sich in bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung der Motor im Lagergehäuse, zum Beispiel zwischen der inneren und der äußeren Lagergehäusewand. In solchen Ausgestaltungen der Erfindung wird der Stellgliedmotor vor versehentlichen Schäden oder unbefugten Eingriffen geschützt. Außerdem wird dadurch, dass eine Montage von Stellgliedkomponenten außerhalb des Turbinengehäuses vermieden wird, die Installationsflexibilität des Turboladers in einer Motorumgebung verbessert. Diese besondere Baugruppe ist auch baulich robust und lässt sich relativ einfach herstellen und zusammensetzen. Auch Kühlung lässt sich leicht über die normalen Wasser- und Ölzuführungssysteme des Turboladers bewerkstelligen. Darüber hinaus verbessert ein Einbauort des Stellgliedmotors relativ nahe an dem Mechanismus mit variabler Geometrie die Positionsgenauigkeit beim Steuern des Mechanismus mit variabler Geometrie, mit produzierten Maßtoleranzen in Gestängen zwischen den beiden. Dies verbessert wiederum die transiente Steuerbarkeit durch reduziertes Spiel und geringere Hysterese in dem Gestänge.

Es können verschiedene Formen des neuen Elektromotors verwendet werden, einschließlich Reluktanzmotoren und Motoranordnungen, die herkömmlicherweise in linearen Schritt- und Servomotoren (wie z.B. bürstenlosen Wechselstromanordnungen) zum Einsatz kommen.

Weitere bevorzugte und vorteilhafte Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausgestaltungen der Erfindung hervor.

Spezifische Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nun, jedoch nur beispielhaft, mit Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Turbolader-Lagergehäuses und eines Stellgliedsystems mit variabler Geometrie gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;

2 einen axialen Querschnitt durch einen Turbolader mit einer Modifikation des Stellgliedsystems mit variabler Geometrie gemäß 1; und

3 eine schematische Darstellung eines Turbolader-Lagergehäuses und eines Turbinenstellgliedsystems mit variabler Geometrie gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.

1 illustriert schematisch einen radialen Schnitt durch einen Teil eines Turbolader-Lagergehäuses mit einem elektrischen Stellglied für eine Turbine mit variabler Geometrie gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Achse des Turboladers wird durch die punktierte Linie 1 angedeutet. In einem fertigen Turbolader verläuft eine Turboladerwelle durch das Lagergehäuse entlang der Achse 1, wobei sich in 1 die Turbine auf der rechten Seite und der Kompressor auf der linken Seite befinden.

Das Lagergehäuse umfasst eine zylindrische innere Gehäusewand 2 und eine zylindrische äußere Gehäusewand 3, die einen ringförmigen Raum zwischen sich definieren. Der ringförmige Raum ist durch eine Gehäusewand 5, die radial zwischen der inneren und der äußeren Gehäusewand 2 und 3 verläuft, in axiale Abschnitte 4a und 4b unterteilt. Der Raumabschnitt 4b beherbergt eine Turbinendüsenanordnung mit variabler Geometrie (nicht dargestellt), die beweglich ist, um die Geometrie eines Turbineneintritts (nicht dargestellt) zu variieren. Der ringförmige Raumabschnitt 4a beherbergt einen elektrischen Stellantrieb für das System mit variabler Geometrie gemäß der vorliegenden Erfindung.

Das Stellglied ist im Wesentlichen ein rohrförmiger Linearelektromotor, in dem der Forcer (Bewegungselement) einen inneren Forcer-Ring 6 aus Eisen (oder einem anderen geeigneten ferromagnetischen Material) umfasst, der verschieblich an einem zylindrischen Linearlager 7 montiert ist.

Wie in 1 dargestellt, ist der Forcer-Ring 6 im radialen Querschnitt allgemein C-förmig, mit radial nach außen verlaufenden ringförmigen Abschnitten 6a und 6b. Der Motorstator umfasst einen Außenring 8 (ebenfalls aus Eisen oder einem anderen geeigneten ferromagnetischen Material) und ist an der Innenfläche der äußeren Lagergehäusewand 3 neben der radialen Gehäusewand 5 befestigt. Der Statorring 8 hat ebenfalls einen allgemein C-förmigen radialen Querschnitt, aber in diesem Fall verlaufen die radial verlaufenden Abschnitte 8a und 8b radial einwärts. Eine ringförmige elektrische Spule 9 (aus einem geeigneten gewickelten Leiter) befindet sich in dem ringförmigen Kanal 10, der zwischen radial verlaufenden Abschnitten 8a und 8b des Statorrings 8 definiert wird. Die Spule 9 kann in einer Epoxidmasse verkapselt werden, um die mechanische Steifigkeit und Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.

Axial ausgerichtete Schubstangen 11 (wenigstens zwei) verlaufen vom Forcer-Ring 6 an umfangsmäßig beabstandeten Positionen und durch jeweilige Öffnungen 12 in der ringförmigen Gehäusewand 5 in den Raumabschnitt 4b, wo sie auf das bewegliche Düsenelement (nicht dargestellt) einwirken.

Die Zufuhr eines elektrischen Stroms zur Spule 10 erzeugt einen Magnetfluss, der durch den Forcer- und durch den Stator-Ring 6 und 8 passiert. Die Wirkung des Magnetflusses übt eine Kraft aus, die dazu neigt, radial verlaufende Abschnitte 6a und 6b des Forcer-Rings 6 jeweils auf radial verlaufende Abschnitte 8a bzw. 8b des Statorrings 8 auszurichten. Dies ist eine Folge des bekannten Reluktanzeffekts (der Forcer-Ring wird durch das von der Spule erzeugte Magnetfeld magnetisiert und wird häufig als Reluktanzmagnet bezeichnet). Da der Statorring 8 stationär ist, hat die erzeugte Kraft die Wirkung, den inneren Forcer-Ring 6 axial entlang dem Lagergehäuse zu bewegen. Die Größe der Antriebskraft kann durch Regeln der Größe des durch die Spule fließenden Stroms geregelt werden (durch eine entsprechende Regelung des an der Spule anliegenden mittleren Spannungspegels). Dies ermöglicht eine präzise Steuerung der axialen Positionierung des inneren Forcer-Rings 6 und somit der Geometrie der Turbine über die Schubstangen 11, die auf den Mechanismus mit variabler Geometrie wirken (z.B. Bewegen des Düsenrings).

2 illustriert einen Querschnitt durch einen Turbolader mit einer Turbine mit variabler Geometrie, mit einer Modifikation des Stellglieds von 1. Der illustrierte Turbolader umfasst ein Turbinenrad 20 und ein Kompressorrad 21, die an gegenüberliegenden Enden einer Turboladerwelle 22 montiert sind. Das Turbinenrad 20 rotiert in einem Turbinengehäuse 23 und das Kompressorrad 21 rotiert in einem Kompressorgehäuse 24. Zwischen dem Turbinenrad 20 und dem Kompressorrad 21 passiert die Welle 22 durch ein Lagergehäuse 25, das das Turbinen- und das Kompressorgehäuse 23 und 24 verbindet. Das Lagergehäuse hat herkömmlicherweise einen mittleren Abschnitt, der Zapfenlagerbaugruppen 26 und 27 aufnimmt, die sich jeweils in der Nähe des Kompressor- und des Turbinenendes des Lagergehäuses befinden. Das Kompressorende des Lagergehäuses 25 selbst beherbergt eine Axiallager/Öldichtungs-Baugruppe 28 und endet in einem radial verlaufenden Diffusor-Abschnitt 29, der Teil des Kompressorgehäuses bildet. Ebenso ist eine Öldichtungsanordnung 30 am Turbinenende der Turboladerwelle 22 vorgesehen, wo sie in das Turbinengehäuse 23 verläuft. Einzelheiten über die Lager- und Öldichtungsanordnungen sind völlig konventionell und werden hier nicht näher beschrieben.

Das Lagergehäuse 25 hat eine äußere, allgemein zylindrische Wand 31 und einen inneren, allgemein zylindrischen Abschnitt 32, der einen ringförmigen Stellgliedraum 33 und einen Düsenringraum 34 dazwischen definiert (der den Raumabschnitten 4a und 4b von 1 entspricht). Ein axial beweglicher Düsenring 35 befindet sich im Raum 34 und bildet eine ringförmige Wand 35a, die eine Seite eines ringförmigen Turbineneintritts 36 definiert. Die gegenüberliegende Seite des Eintritts 36 wird durch eine Deckscheibe 37 definiert, die einen im Turbinengehäuse 23 vorgesehenen ringförmgen Raum 38 bedeckt. Der Düsenring 35 hat einen inneren und einen äußeren axial verlaufenden ringförmigen Abschnitt 35b und 35c, die in Bezug auf das Lagergehäuse durch innere und äußere Dichtungsringe 39 abgedichtet sind. Der Düsenring 35 trägt eine Umfangsanordnung von Flügeln 40, die über den Turbineneintritt 36 und durch Schlitze (nicht dargestellt) in der Deckscheibe 37 verlaufen. Der Düsenring 35 ruht auf einem Paar Schubstangen 41, die durch rohrförmige Lager 42 verlaufen, die in einer radialen Lagergehäusewand 43 vorgesehen sind, die den Stellgliedraum 33 vom Düsenringraum 34 trennt.

Die oben beschriebene Düsenringanordnung ist im Wesentlichen konventionell und in existierenden Turbinendesigns mit variabler Geometrie integriert. Wo sich die vorliegende Erfindung vom Stand der Technik unterscheidet, ist dadurch, dass ein elektrisches Stellglied im Raum 33 vorgesehen ist, und ferner dadurch, dass ein lineares Stellglied direkt auf die Schubstangen 41 wirkt, die den Düsenring 35 tragen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Stellglied ein rohrförmiger linearer Elektroreluktanzmotor mit einem inneren Forcer-Ring 44, der verschieblich auf einem ringförmigen Linearlager 45 für eine axiale Bewegung im Raum 33 montiert ist. Die Schubstangen 41 werden mittels jeweiliger Befestigungsschraubbolzen 41a, die durch radial nach außen vorstehende ringförmige Abschnitte 44a und 44b an gegenüberliegenden axialen Enden des Rings 44 verlaufen, an dem Ring 44 befestigt. Der Forcer-Ring 44 entspricht dem Innenring 6 von 1.

Die äußere Lagergehäusewand 31 hat einen radial verdickten Abschnitt 31a neben der radialen Wand 43, der eine innere radiale Schulter 46 im Stellgliedraum 33 definiert. Ein ringförmiges elektrisches Spulenelement 47 ist in der äußeren Lagergehäusewand 31 neben der ringförmigen Gehäuseschulter 46 angeordnet und ist durch einen Ring 48 axial befestigt. Zusammen entsprechen der die ringförmige Schulter 46 definierende radial verdickte Abschnitt 31a der Lagergehäusewand, der Ring 48 und der dazwischen verlaufende Abschnitt der äußeren Lagergehäusewand 31 dem äußeren Ring 8 von 1, und bilden zusammen mit der elektrischen Spule 47 den Stator des Stellglieds.

Die Bewegungs- und Positionssteuerung des Düsenrings 35 wird durch Anlegen einer geregelten Spannung an die elektrische Spule 47 erzielt, um einen Strom darin zu erzeugen, der einen Magnetfluss erzeugt, der durch die äußere Lagergehäusewand 31, 31a und den Ring 48 und durch den inneren Forcer-Ring 44 fließt, um dadurch eine axiale Kraft auf den Forcer-Ring 44 auszuüben, die wiederum über die Schubstangen 41 auf den Düsenring 35 wirkt.

Man wird verstehen, dass die Einzelheiten des Mechanismus mit variabler Geometrie, einschließlich dem Düsenring und die Art und Weise seiner Montage und Bewegung, von den gezeigten abweichen können. Darüber hinaus wird man verstehen, dass das Stellglied auch auf andere Formen von Mechanismen mit variabler Geometrie angewendet werden könnte.

Es ist ebenfalls zu verstehen, dass Details der jeweiligen Konfiguration der Komponenten des elektrischen Stellglieds von den gezeigten abweichen können. So könnte zum Beispiel, anstatt die äußere Lagergehäusewand mit einem vergrößerten radialen Abschnitt vorzusehen, der eine ringförmige Schulter zum Bilden eines Teils des Motorstators definiert, ein geeigneter Statorring (der ähnlich wie in 1 gezeigt konfiguriert ist) in der Lagergehäusewand des Turboladers von 2 fixiert werden.

Ebenso können Konfiguration und Ort der Schubstangen 41 oder ähnliche Verbindungen mit dem Düsenring variieren.

Man wird auch verstehen, dass bei den oben beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung der Stator zwar die radial äußere Komponente des Linearmotors ist, aber diese Anordnung könnte auch umgekehrt werden, indem ein beweglicher, radial äußerer Forcer-Ring und ein stationärer, radial innerer Stator vorgesehen werden. Ansonsten ist der Betrieb wie oben beschrieben.

Die oben beschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung nutzen den Reluktanzeffekt zum Erzeugen der nötigen Motorkraft. Alternative Ausgestaltungen der Erfindung können jedoch Motorkraft durch den Lorentz-Effekt erzeugen. 3 ist eine schematische Darstellung einer solchen Ausgestaltung.

3 zeigt einen axialen Querschnitt durch einen Teil eines Turbolader-Lagergehäuses, der diesem Teil des schematisch in 1 gezeigten Lagergehäuses entspricht. So umfasst das Lagergehäuse eine zylindrische innere Wand 49 und eine zylindrische äußere Wand 50, die einen ringförmigen Stellgliedraum 51 dazwischen definieren. In dieser Ausgestaltung ist die radiale Gehäusewand 52, die ein Ende des Raums 51 definiert, eine Endwand des Lagergehäuses und keine Zwischenwand. In diesem Fall befinden sich die Komponenten mit variabler Geometrie (nicht dargestellt) innerhalb des Turbinengehäuses in 3 auf der rechten Seite der Wand 52 (eine ähnliche Modifikation kann auf die schematisch in 1 illustrierte Ausgestaltung angewendet werden). Ob sich die Komponenten mit variabler Geometrie im Lagergehäuse oder im Turbinengehäuse befinden oder nicht, ist für den Betrieb der vorliegenden Erfindung weitgehend irrelevant.

Ein ringförmiger, eine elektrische Spule tragender Forcer 53 ist verschieblich im Raum 49 zwischen einem radial verdickten Abschnitt 54 der äußeren Lagergehäusewand 50 und einem inneren Ringmagnet 55 montiert, der um die innere Lagergehäusewand 49 herum montiert ist. Der Magnet 55 ist ein Dauermagnet, der einen radialen Magnetfluss erzeugt, der eine Magnetschaltung durch die inneren, äußeren und ringförmigen Gehäusewandabschnitte 50, 52, 54 bildet (die somit vorzugsweise aus Eisen oder einem anderen Material mit höherer magnetischer Permeabilität bestehen). Axial verlaufende Schubstangen 56 verlaufen vom Forcer 53 durch jeweilige Öffnungen 57 durch die Lagergehäuseendwand 52 und wirken auf den Mechanismus mit variabler Geometrie ein (nicht dargestellt).

Die Magnetspule des Forcers 53 ist so gewickelt, dass die Leiter weitgehend lotrecht zum Magnetfluss in dem Raum verlaufen. Infolgedessen erzeugt ein Anlegen einer Wechselspannung an die Spule, so dass ein variierender Stromfluss durch die Spule bewirkt wird, eine elektromagnetische Kraft (durch den Lorentz-Effekt), die den Forcer 53 axial innerhalb des Raum bewegt (im Wesentlichen ein bürstenloser Wechselstrommotor). Eine Bewegung der Spule bewirkt eine Bewegung des Mechanismus mit variabler Geometrie über die Schubstangen 57. Die auf die Spule aufgebrachte Kraft, und somit die Bewegung und Position des Forcers 53, können genau durch eine entsprechende Regelung der Spannung und somit des der Spule zugeführten Stroms geregelt werden.

Die Natur der Krafterzeugung sowie das ausführliche Design des Stellglieds der vorliegenden Ausgestaltung der Erfindung unterscheiden sich zwar von den Ausgestaltungen in den 1 und 2, aber alle Ausgestaltungen haben das gemeinsame Merkmal eines Linearelektromotors, der sich im Lagergehäuse befindet.


Anspruch[de]
Turbolader mit variabler Turbinengeometrie, der aufweist:

ein Turbinenrad (20), das innerhalb eines Turbinengehäuses (23) an einem Ende einer Turboladerwelle (22) für eine Drehung um eine Turboladerachse (1) montiert ist, wobei das Turbinengehäuse (23) einen ringförmigen Turbineneintritt (36) um das Turbinenrad (20) definiert;

ein Kompressorrad (21), das innerhalb eines Kompressorgehäuses (24) am anderen Ende der Turboladerwelle (22) für eine Drehung mit dem Turbinenrad (20) um die Achse (1) montiert ist;

Turboladerwellenlagerbaugruppen (26, 27), die innerhalb eines Lagergehäuses (25) angeordnet sind, das zwischen dem Turbinengehäuse (23) und dem Kompressorgehäuse (24) geschaltet ist;

einen Mechanismus mit variabler Geometrie für das Variieren der Größe des ringförmigen Turbineneintrittes (36); gekennzeichnet durch

einen Elektromotor für die Betätigung des Mechanismus mit variabler Geometrie;

worin der Elektromotor ein rohrförmiger Linearelektromotor ist, der einen stationären ringförmigen Statorring (8) und einen axial beweglichen ringförmigen Forcer-Ring (6) aufweist, der koaxial um die Turboladerachse (1) angeordnet ist, wobei die Bewegung des Forcer-Ringes (6) die Regulierung des Mechanismus mit variabler Geometrie bewirkt.
Turbolader nach Anspruch 1, bei dem der Elektromotor innerhalb des Lagergehäuses (25) angeordnet ist. Turbolader nach Anspruch 2, bei dem das Lagergehäuse (25) eine innere ringförmige Wand (2; 32), die die Turboladerwelle (22) und die Lagerbaugruppen (26, 27) umgibt, und eine äußere ringförmige Wand (3; 31) aufweist, die die innere ringförmige Wand (32) umgibt, wobei der Elektromotor innerhalb eines ringförmigen Zwischenraumes angeordnet ist, der zwischen der inneren und äußeren ringförmigen Lagergehäusewand (2, 3; 32, 31) definiert wird. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Statorring (8) eine leitende Spule (47) aufweist, deren Erregung ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem Forcer-Ring (6) in Wechselwirkung steht, um dadurch eine axiale Kraft auf den Forcer-Ring (6) auszuüben. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Forcer-Ring (6) eine leitende Spule (47) aufweist, deren Erregung ein Magnetfeld erzeugt, das mit dem Statorring (8) in Wechselwirkung steht, um dadurch eine axiale Kraft auf den Forcer-Ring (6) auszuüben. Turbolader nach Anspruch 4, bei dem Elektromotor ein Reluktanzmotor ist, wobei der Forcer-Ring (6) einen Reluktanzmagneten aufweist. Turbolader nach Anspruch 5, bei dem Elektromotor ein Reluktanzmotor ist, wobei der Statorring (8) einen Reluktanzmagneten aufweist. Turbolader nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, bei dem der Statorring (8) und der Forcer-Ring (6) jeweils einen oder mehrere sich radial erstreckende Abschnitte aufweist, wobei die radial sich erstreckenden Abschnitte des Statorringes (8) sich in einer radialen Richtung in Richtung der sich radial erstreckenden Abschnitte des Forcer-Ringes (6) erstrecken und umgekehrt, wobei die durch die Erregung der Spule erzeugte Reluktanzkraft dazu neigt, die sich radial erstreckenden Abschnitte des Statorringes und des Forcer-Ringes in Ausrichtung miteinander zu bringen. Turbolader nach Anspruch 8, bei dem die sich radial erstreckenden Abschnitte ringförmig sind. Turbolader nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die Spule zwischen den sich radial erstreckenden Abschnitten des Statorringes (8) oder des Forcer-Ringes (6) angeordnet ist. Turbolader nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei dem der Statorring (8) und der Forcer-Ring (6) jeweils im axialen Querschnitt im Allgemeinen „c"-förmig sind, wobei sie jeweils zwei sich radial erstreckende ringförmige Abschnitte aufweisen. Turbolader nach Anspruch 5, bei dem der Elektromotor ein bürstenloser Wechselstrommotor ist, bei dem der Forcer-Ring (6) ein Dauermagnet ist, wobei die Kraft durch den Lorentz-Effekt erzeugt wird. Turbolader nach Anspruch 6, bei dem der Elektromotor ein bürstenloser Wechselstrommotor ist, wobei der Statorring (8) einen Dauermagneten aufweist, so dass die Kraft durch den Lorentz-Effekt erzeugt wird. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Statorring (8) den Forcer-Ring (6) umgibt. Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der Forcer-Ring (6) den Statorring (8) umgibt. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Statorring (8) mindestens teilweise durch einen Abschnitt des Gehäuses definiert wird. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Forcer-Ring (6) auf einem Linearlager gleitet, das die Innenfläche der äußeren Lagergehäusewand (3) oder die Außenfläche der inneren Lagergehäusewand (2) auskleidet. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich eine Vielzahl von Druckstangen vom Forcer-Ring (6) zum Mechanismus mit variabler Geometrie erstreckt. Turbolader nach Anspruch 18, bei dem sich die Druckstangen durch entsprechende Bohrungen in einer ringförmigen Gehäusewand erstrecken, die den ringförmigen Zwischenraum abtrennt, in dem der Elektromotor vom Mechanismus mit variabler Geometrie angeordnet ist. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Mechanismus mit variabler Geometrie ein axial bewegliches ringförmiges Element aufweist, wobei ein ringförmiger Abschnitt davon eine Wand des ringförmigen Turbineneintrittes (36) definiert. Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Lagergehäuse aus einem ferromagnetischen Metall hergestellt wird, wie beispielsweise Eisen oder einer Legierung auf Eisenbasis.






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