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Patent Searching and Data


Title:
MEDIA GAP MOTOR, IN PARTICULAR FOR A TURBOCHARGER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/094491
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a media gap motor, in particular for a turbocharger (1). The proposed media gap motor contains a rotor (7) and a stator (9), wherein the stator (9) comprises fins (14) which extend by means of an inner portion (15) radially towards the rotor (7) in a flow chamber (29) formed between the stator (9) and the rotor (7). The fins (14) do not extend by means of their inner portions (15) as far as the rotor (7), and therefore a gap is formed between an inner end of the fins (14) and the rotor (7), wherein an internal diameter of the fins (14) is at least 1.2 times and at most 3 times an external diameter of the rotor (7).

Inventors:
LÖFFLER RUDOLF (DE)
GÖDEKE HOLGER (DE)
HEBER RALF (DE)
SPLEISS BERNHARD (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/081970
Publication Date:
May 20, 2021
Filing Date:
November 12, 2020
Export Citation:
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Assignee:
G L INNOTEC GMBH (DE)
International Classes:
F02B37/10; F02B39/10; F04D25/02; F04D25/06; H02K1/14; H02K1/16; H02K3/52; H02K7/14; H02K15/02; F02B33/40; H02K7/18
Domestic Patent References:
WO2008141670A12008-11-27
Foreign References:
EP1995426A12008-11-26
EP0642210A11995-03-08
US20130169074A12013-07-04
EP2158387A12010-03-03
DE102017207532A12018-11-08
US20090127942A12009-05-21
EP2072824A22009-06-24
EP0642210A11995-03-08
US20130169074A12013-07-04
DE102017207532A12018-11-08
Other References:
HOLGER GÖDEKE ET AL: "HYBRID TURBOCHARGER WITH INNOVATIVE ELECTRIC MOTOR", MTZ, vol. 75, no. 3, 1 March 2014 (2014-03-01), pages 26 - 31, XP055673262
Attorney, Agent or Firm:
PFENNING, MEINIG & PARTNER MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Medienspaltmotor, insbesondere für einen Turbolader (1), enthaltend einen Rotor (7) und einen Stator (9), wobei der Stator (9) Finnen (14) aufweist, die sich mit einem inneren Abschnitt (15) radial in einem zwi schen dem Stator (9) und dem Rotor (7) ausgebildeten Strömungsraum (29) in Richtung des Rotors (7) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Finnen (14) sich mit ihren inneren Abschnitten (15) nicht bis zum Rotor (7) erstrecken, sodass ein Spalt zwischen einem inneren Ende der Finnen (14) und dem Rotor (7) ausgebildet ist, wobei ein Innen durchmesser der Finnen (14) zumindest einem 1,2-fachen und höchs tens einem S-fachen eines Außendurchmessers des Rotors (7) ent spricht.

2. Medienspaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Finnen (14) zumindest einem 1,4-fachen und höchstens einem 2-fachen des Außendurchmessers des Rotors (7) ent spricht.

3. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass im Strömungsraum zwischen den Finnen (14) Statornuten (22) derart ausgebildet sind, dass durch sie zumindest ein Teil eines Mediums strömt.

4. Medienspaltmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausdehnung der vom Medium durchströmten Statornuten (22) in radialer Richtung zumindest einem Viertel des Außendurchmessers des Rotors (7) entspricht. 5. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, dass der Strömungsraum (29) in einem inneren Bereich durch den Rotor (7) begrenzt wird.

6. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass der Strömungsraum (29) zumindest teilweise oder auch vollständig durch einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Spalt zwischen inneren Enden der Finnen (14) und dem Rotor (7) sowie durch Statornuten zwischen benachbarten Finnen (14) ausgebildet ist.

7. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, dass ein größter Durchmesser des Strömungsraums (29) mindestens einem Zweifachen des Außendurchmesser des Rotors (7) beträgt.

8. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, dass die Finnen (14) einen äußeren Abschnitt (16) auf weisen, der sich in radialer Richtung außerhalb des Strömungsraums (29) erstreckt, wobei der Stator (9) Spulen (17) umfasst, die die äuße ren Abschnitte (16) der Finnen (14) umlaufen.

9. Medienspaltmotor nach Anspruch 8, wobei die Spulen (17) und die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) jenseits einer radialen Abdich tung des Strömungsraumes (29) angeordnet sind.

10. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, dass sowohl die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) als auch die inneren Abschnitte (15) der Finnen (14) einen Aktivteil ei nes magnetischen Kreises bilden.

11. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spulen (17) auf Spulenträgern (18) aufgenom men und gemeinsam mit den Spulenträgern (18) auf die äußeren Ab schnitte (16) der Finnen (14) aufgeschoben sind. 12. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, dass die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) einstü ckig mit den inneren Abschnitten (15) ausgebildet sind.

13. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeich net durch einen Jochring (11), an dem die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) befestigt sind.

14. Medienspaltmotor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) über eine Steckverbindung mit dem Jochring (11) verbunden sind.

15. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) über eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Jochring (11) verbunden sind.

16. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, dass verschiedene Abschnitte des Jochrings (11), die mit unterschiedlichen Finnen (14) verbunden sind, über Gelenkverbindun gen (13) miteinander verbunden sind.

17. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 16, gekennzeich net durch Deckplatten (20), die zwischen den äußeren und den inneren Abschnitten (15, 16) jeweils benachbarter Finnen (14) angeordnet sind und einen Bereich des Strömungsraums (29) begrenzen, wobei die Deckplatten (20) zwischen den Spulen (17) des Stators (9) und dem Strömungsraum (29) angeordnet sind.

18. Medienspaltmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Finnen (14) sich axial erstreckende Nuten (19) auf weisen, in die die Deckplatten (20) eingeschoben sind.

19. Medienspaltmotor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatten (20) einstückig mit den Finnen (14) ausgebildet sind, insbesondere derart, dass die Deckplatten (20) und die Finnen (14) ei nen einstückigen Finnenring (25) ausbilden. 20. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch ge kennzeichnet, dass die äußeren Abschnitte (16) der Finnen (14) eine größere Breite aufweisen als die inneren Abschnitte (15) der Finnen (14).

21. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch ge kennzeichnet, dass die Spulen (17) durch eine entlang einer Kreislinie gekrümmte Wicklung gebildet werden.

22. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge kennzeichnet, dass der Rotor (7) einen Rotormagneten aufweist, wo bei die Finnen (14) einen axialen Überstand mit dem Rotormagneten aufweisen.

23. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch ge kennzeichnet, dass der Rotor (7) einen Rotormagneten aufweist, wo bei eine Länge des Rotormagneten eine Gesamtlänge der Finnen (14) in axialer Richtung übertrifft.

24. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 23, gekennzeich net durch eine Strömungskappe (30, 30'), die in Bezug auf eine Strö mungsrichtung vor dem Rotor (7) und insbesondere vor den Finnen (14) angeordnet ist, wobei die Strömungskappe (30, 30') einen Anströmdom (32), der den Rotor (7) überdeckt, aufweist und/oder wobei die Strömungskappe (30, 30') Anströmkanten (34), die vor den Finnen (14) angeordnet sind, aufweist.

25. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeich net durch eine Strömungskappe, die in axialer Richtung weitergeführt ist, um die Finnen teilweise oder vollständig zu umschließen, wobei die Strömungskappe Seitenflächen und/oder ein radial innenliegendes En de der Finnen umschließt. 26. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 25, gekennzeich net durch eine Strömungskappe, die in Bezug auf eine Strömungsrich tung hinter den Finnen angeordnet ist, wobei die Strömungskappe Ab- strömkanten aufweist, die hinter den Finnen angeordnet sind und/oder diese zumindest teilweise oder vollständig überdecken.

27. Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 26, gekennzeich net durch eine Strömungskappe, die angewinkelten Abströmkanten aufweist, die in Bezug auf eine Strömungsrichtung hinter den Finnen angeordnet sind, zur Erzeugung eines Vordralls in einem Ansaugmedi um.

28. Turbolader (1) für Verbrennungskraftmotoren mit einer Verdichteran ordnung zur Verdichtung von Frischluft, wobei der Turbolader einen Medienspaltmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 27 und ein Ver dichterrad (6) enthält, wobei der Rotor (7) mit dem Verdichterrad (6) gekoppelt ist.

Description:
Medienspaltmotor, insbesondere für einen Turbolader

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Medienspaltmotor, insbesondere für einen Turbolader, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Verbrennungskraftmaschinen mit Turboladern sind aus dem Stand der Tech nik bekannt. In der Regel wird hierbei ein Abgasstrom aus einer Verbren nungskraftmaschine genutzt, um ein Turbinenrad anzutreiben. Dieses Turbi nenrad ist beispielsweise über eine Welle mit einem Verdichterrad gekoppelt, das eine Verdichtung von in dem Brennraum zugeführter Frischluft sicher stellt. Eine solche Vorverdichtung bzw. Aufladung führt zu einer erhöhten Mo torleistung bzw. erhöhtem Drehmoment gegenüber herkömmlichen Verbren nungskraftmaschinen. Allerdings besteht bei derartig aufgeladenen Verbren nungskraftmaschinen das Problem des sogenannten Turbolochs, das insbe- sondere beim Anfahren und Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen eines

Fahrzeugs, also wenn die Verbrennungskraftmaschine rasch in Bereiche höhe rer Leistung beschleunigt werden soll, auftritt. Dies rührt daher, dass der er- höhte Luftmengenbedarf auf der Luftzuführseite nur mit einer Verzögerung bereitgestellt werden kann (unter anderem bedingt durch die Trägheit des Systems Turbinenrad-Verdichterrad).

Zur Verringerung der Verzögerung und zum Zuführen einer richtigen Menge Frischluft kann es vorgesehen sein, dass der Turbolader einen Elektromotor mit Stator und Rotor aufweist, wobei ein Rotormagnet des Rotors in das Ver dichterrad integriert ist. Stand der Technik verwandter Art ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2008 141 670 Al beschrieben.

Vergleichbare Medienspaltmotoren können Bauartbedingt einen großen Spalt zwischen Rotor und Stator aufweisen. Dies kann dazu führen, dass im Ver gleich zu konventionellen Elektromotoren höhere Ströme für die Erzeugung eines Drehmoments benötigt werden. Aus diesem Grund können derartige Medienspaltmotoren nachteilhaft niedrige Drehmomentkonstanten aufwei sen. Dieses Problem kann dadurch gelindert werden, dass Statorzähne oder Stege eingesetzt werden, die direkt bis an den Rotor reichen, und somit den Magnetfluss der E-Motoren verbessern. Hierbei kann durch die Statornuten, die nicht für die Wicklung genutzt werden, ein Medium transportiert werden. Stand der Technik verwandter Art beschreibt die Druckschrift EP 2 072 824 Al.

Die Druckschrift EP 0 642 210 Al betrifft einen schnell laufenden Elektromo tor. Dieser Elektromotor weist einen relativ großen Luftspalt auf und zeichnet sich nicht durch Finnen aus, die sich radial in einem zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeten Strömungsraum erstrecken. Somit weist dieser Elektromotor keine von einem Medium durchflossenen Statornuten auf.

Stand der Technik verwandter Art ist auch in der Druckschrift US 2013/169074 Al beschrieben. Die Druckschrift DE 10 2017 207532 Al beschreibt eine elekt rische Medienspaltmaschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, der von einer Innenhülse und einer koaxial zur Innenhülse angeordneten Außen hülse umgeben ist. Zwischen Innenhülse und Außenhülse ist der einzige Strö mungsweg für das Medium nur durch den Stator hindurch gebildet. Ein Strö mungsraum ist somit nicht zwischen Stator und Rotor ausgebildet.

Diese Lösungsansätze können jedoch dazu führen, dass diese Motoren im bestromten Zustand eine hohen Drehmomentunförmigkeit (Torque-Rippel) sowie im Leerlauf ein hohes Rastmoment (Cogging Torque) aufweisen, die bei vielen Anwendungsgebieten wie z.B. im elektrisch unterstützten Turbolader einen Einsatz verhindern. Derartige Motoren können zudem nur geringe Leis tungen erzielen, da die Stege schnell in Sättigung geraten und hohe Magnet verluste zu einer starken Erwärmung führen.

Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es daher, einen verbesserten Medi enspaltmotor, insbesondere für einen Turbolader, vorzuschlagen, der einer seits eine Verringerung der Verzögerung und das Zuführen einer richtigen Menge eines Mediums, insbesondere von Frischluft, gewährleistet und ande rerseits einen optimierten Magnetfluss und eine optimierte Entwärmung er möglicht, wobei eine Drehmomentunförmigkeit und ein Rastmoment redu ziert oder vermieden wird. Zudem soll der Medienspaltmotor hierbei einen vergleichsweise einfachen, robusten Aufbau haben und wenig störanfällig sein.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Medienspaltmotor mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich mit den Merkmalen der abhängigen Ansprüche und der Ausführungsbeispiele.

Der vorgeschlagene Medienspaltmotor enthält einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator, gegebenenfalls optional aber in besonders vorteilhafter Weise, Finnen aufweist, die sich mit einem inneren Abschnitt radial in einem zwischen dem Stator und dem Rotor ausgebildeten Strömungsraum in Rich tung des Rotors erstrecken. Es ist in den meisten Ausführungen vorgesehen, dass die Finnen sich mit ihren inneren Abschnitten nicht bis zum Rotor erstre cken, sodass ein Spalt zwischen einem inneren Ende der Finnen und dem Ro tor ausgebildet ist. Ein Innendurchmesser der Finnen kann optional zumindest einem 1,2-fachen und/oder höchstens einem S-fachen eines Außendurchmes sers des Rotors entsprechen. Hierbei ist der Innendurchmesser der Finnen in der Regel zu verstehen als Durchmesser eines größtmöglichen, auf der Rotor achse zentrierten Kreises, außerhalb dessen die Nuten vollständig angeordnet sind. Der Außendurchmesser des Rotors ist in der Regel zu verstehen als Durchmesser eines kleinstmöglichen auf der Rotorachse zentrierten Kreises an derselben axialen Position, innerhalb dessen der Rotor vollständig ange- ordnet ist. Der vorgeschlagene Medienspaltmotor weist in der Regel einen Strömungsraum auf, der zumindest teilweise oder auch vollständig durch ei nen insbesondere im Wesentlichen hohlzylindrischen Spalt zwischen den in neren Enden der Finnen, und insbesondere dem Rotor, und durch Statornuten zwischen benachbarten Finnen ausgebildet ist.

Durch den vorgeschlagenen Medienspaltmotor können die Drehmoment konstanten überraschend deutlich gesteigert werden. Hierbei kann der Luft massenstrom sowohl durch den Medienspalt zw. Rotor und Ende der Finnen als auch durch die Statornuten geführt werden, wodurch Strömungsverluste minimiert und gleichzeitig höhere Kühlleistungen durch die Ansaugluft er reicht werden. Magnetverluste, insbesondere Ummagnetisierungsverluste, können durch den vorgeschlagenen Medienspaltmotor verringert werden. Zudem sind Verluste hinsichtlich der Scheinleistung minimiert. In besonderer Ausprägung werden die beschriebenen Vorteile erhalten, indem der Innen durchmesser der Finnen zumindest einem 1,2-fachen, insbesondere zumin dest einem 1,4-fachen, und/oder höchstens einem S-fachen, insbesondere höchstens einem 2- oder 1,6-fachen, des Außendurchmessers des Rotors, bei spielsweise einem 1,5-fachen, entspricht. Die Finnen können gewissermaßen die Statorzähne im Medienspalt fortsetzen und damit den Magnetfluss auf besonders vorteilhafte Weise verbessern. Es sind in dieser Anmeldung jedoch auch Ausführungen beschrieben, die unabhängig von diesem Verhältnis be reits für sich genommen vorteilhaft sind. In Bezug auf die strömungstechni schen und die magnetischen Eigenschaften des Medienspaltmotors hat es sich in überraschender Weise als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Innendurchmesser der Finnen in einer beispielhaften Ausführung zumindest einem 1,4-fachen und höchstens einem 2-fachen des Außendurchmessers des Rotors entspricht. Die beschriebenen Vorteile werden jedoch, gegebenenfalls in geringerem Maße, durch ein Größenverhältnis in einem weiteren Bereich erreicht. Dadurch, dass sich die Finnen mit ihren inneren Abschnitten nicht bis zum Rotor erstrecken, bilden diese in der Regel keine Lagerung des Rotors oder einer Rotorwelle.

Die vorliegende Anmeldung betrifft auch einen Turbolader. Der vorgeschlage ne Turbolader für Verbrennungskraftmotoren kann eine Verdichteranordnung zur Verdichtung von Frischluft aufweisen. Zudem kann der vorgeschlagene Turbolader den oben oder unten beschriebenen Medienspaltmotor enthalten. Die Verdichteranordnung kann ein Verdichterrad enthalten. Der Rotor ist in typischen Ausführungen mit dem Verdichterrad gekoppelt. Es kann vorgese hen sein, dass die Finnen einen äußeren Abschnitt aufweisen, der sich in radi

5 aler Richtung außerhalb des Strömungsraums erstreckt. Zudem kann der Sta tor Spulen umfassen, die die äußeren Abschnitte der Finnen umlaufen bzw. umgeben. Typischerweise ist hierbei jeder Finne eine Spule zugeordnet.

In typischen Ausführungen sind die Finnen langgestreckt und erstrecken sich

10 in axialer Richtung. In besonders vorteilhaften Ausführungen sind im Strö mungsraum zwischen den Finnen Statornuten derart ausgebildet, dass durch sie zumindest ein Teil eines Mediums strömt. Typischerweise werden die Statornuten durch den Raum zwischen den Finnen gebildet, der zum Durch strömen für das Medium zur Verfügung steht. In den von dem Medium durch

15 strömten Statornuten sind in der Regel keine Spulen oder Wicklungen des Stators und insbesondere keinerlei feste Gegenstände angeordnet. Die Statornuten sind typischerweise beidseitig von den inneren Abschnitten der Finnen umgeben. In der Regel weisen die inneren Abschnitte der Finnen, zwi schen denen die vom Medium durchströmten Statornuten angeordnet sind,

20 eine Länge in radialer Richtung auf, die zumindest einem Drittel, insbesondere zumindest einer Hälfte oder besonders vorteilhaft zumindest zwei Drittel, einer Länge der äußeren Abschnitte in radialer Richtung entspricht, die von den Spulen des Stators umlaufen werden. Eine Ausdehnung der vom Medium durchströmten Statornuten beträgt in radialer Richtung in der Regel zumin

25 dest einem Viertel, insbesondere zumindest der Hälfte, des Außendurchmes sers des Rotors, sodass der Medienspaltmotor hinsichtlich seiner magneti schen sowie strömungstechnischen Eigenschaften die beschriebenen Vorteile in besonderer Weise erreicht. In einigen Ausführungen weisen die inneren Abschnitte der Finnen einen radial inneren Bereich auf. In dem radial inneren

BO Bereich können die inneren Abschnitte der Finnen einen verbreiterten Ab schnitt aufweisen, insbesondere gegenüber einem schmaleren radial äußeren Bereich der inneren Abschnitte der Finnen. Hierbei können die von dem Me dium durchflossenen Statornuten sowohl zwischen den inneren Bereichen als auch zwischen den äußeren Bereichen der inneren Abschnitte der Finnen aus

35 gebildet sein. In der Regel weisen die inneren Abschnitte der Finnen innerhalb des Strömungsraumes keine Verbindung miteinander auf. Zudem können in- nere Enden der Finnen, insbesondere die inneren Bereiche der inneren Ab schnitte der Finnen, freistehend sein, wobei die inneren Enden der Finnen, insbesondere die inneren Bereiche der inneren Abschnitte der Finnen, typi scherweise nicht über eine Hülse oder ein anderes Bauteil miteinander ver bunden sind. Der Strömungsraum, der im Betrieb in der Regel von dem Medi um durchströmt wird, wird typischerweise in einem äußeren Bereich durch die Statornuten gebildet und/oder in einem inneren Bereich durch den gege benenfalls rotierenden Rotor, insbesondere nicht durch feststehende Hülsen oder ähnliche Bauteile, begrenzt, insbesondere im axialen Bereich der Finnen und/oder des Rotormagneten.

Es kann vorgesehen sein, dass die Spulen und die äußeren Abschnitte der Fin nen jenseits einer radialen Abdichtung des Strömungsraumes angeordnet sind. Somit können die Spulen außerhalb des Strömungsraumes angeordnet sein, wodurch sowohl der Magnetfluss als auch die Strömungseigenschaften optimiert werden können. Es ist in der Regel vorgesehen, dass die Finnen, insbesondere sowohl deren äußere Abschnitte als auch deren innere Ab schnitte, einen Aktivteil des magnetischen Kreises bilden. Auf diese Weise können die Finnen eingerichtet sein, den Magnetfluss zu optimieren. In der Regel weisen die äußeren Abschnitte und/oder die inneren Abschnitte der Finnen einen rechteckigen Querschnitt auf. Hierdurch können deutliche Vor teile in der Montage erreicht werden, insbesondere im Zusammenhang mit der unten beschriebenen Strömungskappe. Ferner weist der Rotor typischer weise einen Rotormagneten auf. Die Finnen weisen hierbei in der Regel einen axialen Überlapp mit dem Rotormagneten auf. In Bezug auf die Strömungs richtung sind die Finnen somit in der Regel nicht lediglich hinter oder vor dem Rotormagneten sondern zumindest auch auf axialer Höhe des Rotormagneten angeordnet. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Finnen einen axialen Überstand mit dem Rotormagneten aufweisen. Auf diese Weise kann die Op timierung des Magnetflusses durch die Finnen in vorteilhafter Weise gewähr leistet werden. Typischerweise sind die Finnen in axialer Richtung mindestens so lang wie der Rotormagnet. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Finnen über die gesamte axiale Erstreckung des Rotormagneten ausgedehnt sind. In anderen Ausführungen kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Länge des Rotormagneten eine Gesamtlänge der Finnen in axialer Richtung übertrifft, sodass ein Unterstand vorliegt. Ein größter Durchmesser des im Betrieb in der Regel von dem Medium durch strömten Strömungsraums, insbesondere gemessen an einer Außenseite der Statornuten oder einer Innenseite der radialen Abdichtung bzw. der gegebe nenfalls vorhandenen Deckplatten, beträgt typischerweise mindestens einem Zweifachen, insbesondere mindestens einem Dreifachen und/oder höchstens einem Zehnfachen, insbesondere höchstens einem Acht- oder Fünffachen, des Außendurchmesser des Rotors.

Hierbei ergibt sich, dass die Spulen und/oder die äußeren Abschnitte der Fin nen in der Regel außerhalb des Strömungsraums, d.h. an einer radialen Positi on angeordnet sind, bis zu der sich der der Strömungsraum in seiner radialen Ausdehnung nicht mehr erstreckt. Somit sind die Spulen und/oder die äuße ren Abschnitte der Finnen in diesem Fall jenseits einer radialen Abdichtung des Strömungsraumes angeordnet. Auf diese Weise können bei vergleichs weise großer Mediendurchflussöffnung, die durch einen nicht blockierten, d.h. insbesondere durch die Finnen belegten, Teil des Strömungsraums gebil det wird, ein optimierter Magnetfluss und eine optimierte Entwärmung ge währleistet werden. Das Magnetfeld kann hierbei von jeder der Spulen, die außerhalb der radialen Erstreckung des Strömungsraumes angeordnet sind, über den äußeren Abschnitt einer zugehörigen Finne in radialer Richtung durch den Strömungsraum und an den Rotor herangeführt werden. Hierdurch wird ferner ein vereinfachter Auf- und Zusammenbau des Medienspaltmotors bzw. Turboladers ermöglicht, wie untenstehend näher ausgeführt wird.

Die Finnen können gleichmäßig bzw. regelmäßig über einen Umfang verteilt angeordnet sein. In der Regel sind im Strömungsraum zwischen den Finnen Statornuten ausgebildet, durch die zumindest ein Teil des Mediums strömt. In typischen Ausführungen weist der Medienspaltmotor, der ein S-phasiger, 2- poliger Medienspaltmotor sein kann, insbesondere für Turbolader, eine An zahl von Finnen auf, die S oder einem Vielfachen von S entspricht. Zur opti mierten Magnetfeldführung weist der Medienspaltmotor beispielsweise S, 6, 12 oder 24 Finnen entlang der Umfangsrichtung auf. Der Medienspaltmotor kann in einigen Ausführungen zur Optimierung der Größe der Mediendurch führungsöffnung höchstens 24 Finnen entlang der Umfangsrichtung aufwei- sen. In einigen Ausführungen ist es vorgesehen, dass die Spulen auf Spulenträgern aufgenommen sind. Ferner können die Spulen gemeinsam mit den Spulenträ gern, insbesondere von außen, auf die äußeren Abschnitte der Finnen aufge schoben bzw. aufgesteckt sein. Dadurch wird ein schneller und einfacher Zu sammenbau des Medienspaltmotors ermöglicht, ohne dass Nachteile im Magnetfluss oder in der Entwärmung erzeugt werden. Hierfür ist es nicht zwingend notwendig, dass die Finnen innere Abschnitte aufweisen. Beispiels weise können zur besonderen Vereinfachung bei der Herstellung die Spulen mit den Spulenträgern vorgefertigt sein, was in einer Vielzahl von bekannten Anordnungen nicht möglich oder zumindest nicht vorgesehen war.

In typischen Ausführungen sind die äußeren Abschnitte der Finnen einstückig mit den inneren Abschnitten ausgebildet, insbesondere in dem Sinne, dass ein monolithischer Teil der Finnen durchgehend ist von dem äußeren Abschnitt der Finnen zum inneren Abschnitt. Auf diese Weise kann der Magnetfluss durch die Finnen und somit der Magnetfluss vom Stator zum Rotor verbessert und eine Effizienz des Medienspaltmotors gesteigert werden.

In typischen Ausführungen weist der Medienspaltmotor einen Jochring auf.

An dem Jochring können die äußeren Abschnitte der Finnen befestigt sein. Insbesondere können die äußeren Abschnitte an einer Innenseite des Joch rings befestigt sein und/oder von dem Jochring nach innen vorstehen. Hierfür ist es nicht zwingend notwendig, dass die Finnen innere Abschnitte aufweisen. Der Jochring kann der Rückführung des Magnetfeldes dienen, dem Elektromo tor der Verdichteranordnung strukturellen Halt geben und zu einer Stabilität und Haltbarkeit des Medienspaltmotors beitragen.

Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die äußeren Abschnitte der Fin nen mit dem Jochring bzw. mit Abschnitten des Jochrings verklebt oder ver schweißt sind oder mit diesem bzw. diesen einstückig, d.h. monolithisch, aus gebildet sind. Hierbei führt eine einstückige Ausführung zu einer besonders robusten Ausführung mit optimiertem Magnetfluss. In anderen besonders bevorzugten Ausführungen sind die äußeren Abschnitte der Finnen jedoch über eine Steckverbindung mit dem Jochring verbunden. Hierfür kann an dem äußeren Abschnitt der Finnen ein Steckverbinderelement, das insbesondere einstückig mit dem Rest des äußeren Abschnitts ausgebildet sein kann, vorge sehen sein. Der Jochring kann entsprechend komplementär ausgebildete Steckverbinderelemente aufweisen. Hierbei bietet es sich zum schnellen Zu sammenbau des Medienspaltmotors bei optimiertem Magnetfluss und opti mierter Entwärmung an, dass die äußeren Abschnitte der Finnen über eine Schwalbenschwanzverbindung mit dem Jochring verbunden sind.

In einigen bevorzugten Ausführungen sind verschiedene Abschnitte des Joch rings, die mit unterschiedlichen Finnen verbunden sind, über Gelenkverbin dungen miteinander verbunden. Die Gelenkverbindungen können beispiels weise durch Scharniere realisiert sein oder beispielsweise dadurch, dass die Abschnitte des Jochrings mit ihren außenliegenden Flächen nebeneinander auf einer verformbaren Folie, beispielsweise einer Klebefolie, befestigt, bei spielsweise geklebt sind. Somit lässt sich der vorgeschlagene Medienspaltmo tor auf besonders einfache Weise zusammenbauen, wobei gleichzeitig ein mechanisch robuster Aufbau erreicht wird. Eine Drehachse dieser Gelenkver bindungen ist hierbei in der Regel parallel zu einer Drehachse des Rotors ori entiert. Auf diese Weise kann sich somit eine Polkette ergeben. Es kann hier bei insbesondere vorgesehen sein, dass einzelne Abschnitte des Jochrings einstückig mit einer zugeordneten Finne ausgebildet sind, sodass der Medien spaltmotor bei optimiertem Magnetfluss strukturell einfach aufgebaut und gleichzeitig schnell und präzise zusammensetzbar ist. Die Gelenkverbindungen sind in der Regel an außenliegenden Kanten der Abschnitte des Jochrings vor gesehen.

Es kann in bevorzugten Ausführungen vorgesehen sein, dass der Medien spaltmotor Deckplatten aufweist. Die Deckplatten können zwischen den äu ßeren und den inneren Abschnitten oder an einem innenliegenden Ende der äußeren Abschnitte jeweils benachbarter Finnen angeordnet sein. Zudem können die Deckplatten einen Bereich des Strömungsraums begrenzen. Insbe sondere kann durch die Deckplatten eine Abdichtung in radialer Richtung er reicht werden. Die Deckplatten und die Finnen können den Strömungsraum in Umfangsrichtung vollständig umlaufen. Es kann vorgesehen sein, dass die Deckplatten zwischen den Spulen des Stators und dem Strömungsraum ange ordnet sind. Die Deckplatten können beispielsweise als Deckschieber ausgeführt sein. Es kann vorgesehen sein, dass die benachbarten Finnen, insbesondere zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt, sich insbesondere axial, d.h. in einer Richtung parallel zur Rotorachse, erstreckende Nuten aufweisen, in die die Deckplatten eingeschoben sind. Auf diese Weise können die Deck platten zum einfachen und mechanisch stabilen Zusammenbau zwischen den benachbarten Finnen eingeschoben werden, insbesondere in der Richtung parallel zur Rotorachse.

Es ist in einigen Ausführungen jedoch auch vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Deckplatten einstückig mit den Finnen ausgebildet sind. Beispielswei se können die Deckplatten und die Finnen einen einstückigen bzw. monolithi schen Finnenring ausbilden. Typischerweise umläuft der Finnenring der Strö mungsraum in Umfangsrichtung vollständig. Somit ist der Medienspaltmotor konstruktiv einfach und besonders stabil ausgeführt. Insbesondere wenn die äußeren Abschnitte der Finnen anschließend mit dem Jochring verbunden werden, kann ein einfacher Zusammenbau des Medienspaltmotors gewähr leistet werden.

Es kann für eine verbesserte Robustheit, einen verbesserten Magnetfluss, eine vergrößerte Mediendurchflussöffnung und eine verbesserte Entwärmung zu dem vorgesehen sein, dass die äußeren Abschnitte der Finnen eine größere Breite aufweisen als die inneren Abschnitte der Finnen. Die Breite bezieht sich hierbei auf eine Ausdehnung in Umfangsrichtung. Beispielsweise können die Finnen in radialer Richtung, insbesondere im Bereich zwischen innerem und äußerem Abschnitt und insbesondere sprunghaft, verbreitert sein. Zur besse ren Zusammenbaubarkeit und insbesondere Aufsteck- bzw. Aufschiebbarkeit der Spulen sind die äußeren Abschnitte der Finnen im Bereich, der von der Spule umlaufen wird, zudem von konstanter Breite, insbesondere der größe ren Breite, ausgeführt.

Es kann außerdem vorgesehen sein, dass die die Spulen durch eine entlang einer Kreislinie gekrümmte Wicklung gebildet werden und/oder dass die Spu lenträger entlang einer Kreislinie gekrümmt sind. Die Krümmung folgt hierbei in der Regel einer Krümmung der Abdichtung des Strömungsraumes, insbe sondere einer Krümmung der Deckplatten. Auf diese Weise kann eine Kom- pakte Ausführung bei verbesserter Magnetfeldeinleitung erreicht werden.

Es kann zudem vorgesehen sein, dass sich lediglich einige der Finnen mit ihren inneren Abschnitten nicht bis zum Rotor erstrecken.

In weiteren Ausführungen weist der Medienspaltmotor eine Strömungskappe auf. Durch die Strömungskappe können die Strömungseigenschaften des Me dienspaltmotors optimiert werden. Die Strömungskappe kann als separates Bauteil ausgeführt sein. Es kann sein, dass die Strömungskappe vor und/oder hinter den Finnen an weiteren Bestandteilen des Medienspaltmotors befes tigbar, beispielsweise aufschraubbar ist. Die Strömungskappe kann auch in axialer Richtung, insbesondere dünnwandig, weitergeführt sein, um die Fin nen, insbesondere Statorbleche der Finnen, teilweise oder vollständig zu um schließen. Die Strömungskappe kann zum Beispiel Seitenflächen und/oder ein radial innenliegendes Ende der Finnen umschließen. In typischen Ausführun gen ist die Strömungskappe einstückig ausgebildet. Die Strömungskappe kann aus einem magnetisch nicht aktiven Material gefertigt sein. Zum Beispiel kann die Strömungskappe ein Kunststoffteil sein. Beispielsweise kann die Strö mungskappe ein vorgefertigtes Teil, insbesondere ein vorgefertigtes Spritz gussteil, sein. Die Strömungskappe kann zur aerodynamischen Verbesserung des Medienspaltmotors dienen, ohne dass die magnetischen Eigenschaften durch die Strömungskappe nennenswert beeinflusst werden.

Die Strömungskappe kann in Bezug auf eine Strömungsrichtung vor dem Ro tor und insbesondere vor den Finnen angeordnet sein. In dieser Ausführung kann die Strömungskappe als Anströmkappe bezeichnet werden. Zudem kann die Strömungskappe einen Anströmdom aufweisen. Der Anströmdom kann den Rotor überdecken. Zusätzlich oder alternativ kann die Strömungskappe Anströmkanten aufweisen. Die Anströmkanten können vor den Finnen ange ordnet sein und/oder diese zumindest teilweise oder vollständig überdecken. Die Anströmkanten können durch eine Verjüngung in einer der Strömungs richtung entgegengesetzten Richtung gebildet werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Anströmkanten eine entgegengesetzte Tropfenform der Strö mungskappe und/oder der Strömungskappe in Verbindung mit den Finnen verursacht. Die entgegengesetzte Tropfenform ist im Gegensatz zu einer Trop fenform so zu verstehen, dass der beschriebene Gegenstand an seiner ange- strömten Seite schmaler ist (wohingegen ein Tropfen bekanntlich an seiner nicht angeströmten Seite schmaler ist).

Die Strömungskappe kann auch in Bezug auf eine Strömungsrichtung hinter den Finnen angeordnet sein. In dieser Ausführung kann die Strömungskappe als Abströmkappe bezeichnet werden. Die Abströmkappe kann Abströmkan- ten aufweisen. Die Abströmkanten können hinter den Finnen angeordnet sein und/oder diese zumindest teilweise oder vollständig überdecken. Die Ab strömkanten können durch eine Verjüngung in Strömungsrichtung gebildet werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Medienspaltmotor sowohl eine Anströmkappe als auch eine Abströmkappe aufweist. Hierbei kann sowohl die Anströmkappe als auch die Abströmkappe die für die Strömungskappe im All gemeinen beschriebenen Eigenschaften aufweisen.

Die Finnen und/oder der Jochring weisen typischerweise, insbesondere aniso trope, magnetisch leitfähige Eigenschaften auf. Die Finnen und/oder der Joch ring sind typischerweise aus Elektroblechen, geblechten Elektrostählen oder Statorblechen gefertigt. Die Finnen können als Statorblechpaket mit Einzel blechen ausgebildet sein. Ferner können die Finnen und der gegebenenfalls vorhandene Joch ring als einstückiges (d.h. bezüglich der Einzelbleche durch gängiges) Statorblechpaket ausgebildet sein. Eine Länge der Finnen entspricht in der Regel mindestens einer Gesamtlänge des Rotormagneten. Die Finnen können der Fokussierung der Magnetflusslinie vom Stator hin zum Rotormag net dienen und die Streuverluste verringern. Durch sie können somit die elektrischen Eigenschaften des Medienspaltmotors verbessert werden. Die Flusslinien führen in der Regel von den Finnen durch den Luftspalt direkt in den Rotormagnet.

Des Weiteren kann es vorgesehen sein, dass die Finnen und insbesondere deren innere Abschnitte gekröpft sind. Hierbei können die gegebenenfalls vorhandenen Statorbleche der Finnen gekröpft sein. Hierdurch kann die Aus kragung des Magnetrotors verringert und/der Bauraum für den Wickelkopf vergrößert und damit beispielsweise eine Erhöhung eines Kupferfüllfaktors realisiert werden. Typischerweise verlaufen die Finnen bzw. deren Statorble che angeschrägt, insbesondere derart, dass radial innenliegende Enden der Finnen weiter in Strömungsrichtung liegen. In besonders bevorzugter Ausfüh- rung sind die inneren Abschnitte der Finnen so angeschrägt, dass radial innen liegende Enden stromaufwärtsliegender Seiten der inneren Abschnitte weiter in Strömungsrichtung liegen als radial außenliegende Enden der stromauf wärtsliegenden Seiten der inneren Abschnitte. Es kann auch vorgesehen sein, dass die äußeren Abschnitte der Finnen nicht angeschrägt sind. Hierdurch kann einerseits eine Optimierung und Verbesserung der Rotordynamik er reicht und andererseits gewährleistet werden, dass die magnetischen Eigen schaften und die Montagefähigkeit nicht beeinträchtigt werden.

In einigen Ausführungen ist vorgesehen, dass die Strömungskappe angewin kelte Abströmkanten aufweist, die in Bezug auf eine Strömungsrichtung hinter den Finnen angeordnet sind, zur Erzeugung eines Vordralls in dem Medium bzw. in einem Ansaugmedium. Hierdurch kann die Strömungskappe zur weite ren Verbesserung des Medienspaltmotors beitragen, indem durch eine Schrägstellung der Abströmkanten ein Vordrall erzeugt wird, der sich vorteil haft auf die Verdichterkennlinien auswirkt.

In typischen Ausführungen weist der Medienspaltmotor zudem eine Leis tungselektronik auf. Die Leistungselektronik ist in der Regel eine S-phasige Leistungselektronik. Die Leistungselektronik kann zur Ansteuerung der Mo torphasen eingerichtet sein. Typischerweise ist die Leistungselektronik einge richtet, die Lage des Magnetrotors zu bestimmen, insbesondere zu jedem Zeitpunkt. Es kann zudem vorgesehen sein, dass die Leistungselektronik ein gerichtet ist, eine feldorientierte Regelung, insbesondere Vektorregelung, durchzuführen. Die Ermittlung der Rotorlage erfolgt vorzugsweise sensorlos, insbesondere geberlos, d.h. anhand der induzierten Motorspannung (EMK). Eine Kommutierung des Stromflusses wird vorzugsweise sinusförmig realisiert. Hierdurch kann die Drehmomentwelligkeit möglichst gering gehalten werden. Die sensorlose Regelung erfolgt bevorzugt mit Hilfe einer kontinuierlichen Strommessung. Zu diesem Zweck kann es vorgesehen sein, dass die Leis tungselektronik Stromsensoren aufweist. Die Leistungselektronik kann einen Gleichspannungszwischenkreis aufweisen. Ferner kann die Leistungselektronik einen Leistungsteil (Endstufe) aufweisen. Darüber hinaus weist die Leistungs elektronik typischerweise eine Regelektronik, insbesondere mit einem Microcontroller, auf. Die Leistungselektronik kann bei Turboladeranwendun gen sowohl für motorischen als auch für generatorischen Betrieb des Medien- spaltmotors ausgelegt sein. Das System kann somit sowohl zum Boosten als auch zum Rekuperieren ausgelegt sein.

Ein Betriebsbereich der sensorlosen Regelung (aktiver Modus) kann bei einer minimalen Drehzahl beginnen, abhängig von der Höhe der induzierten Span nung. Diese Minimaldrehzahl kann bei Turboladeranwendungen durch den Abgasmassenstrom beim Leerlauf des Verbrennungsmotors erreicht werden. Bei anderen Anwendungen wird der Motor gesteuert bis zur minimalen Re geldrehzahl hochgefahren. Um das System motorisch oder generatorisch zu betreiben, muss sich der Medienspaltmotor in der Regel im aktiven Modus, d.h. in der (sensorlosen) Regelung befinden. Die maximale Regeldrehzahl kann limitiert sein aufgrund der Taktfrequenz der Regelung, d.h. abhängig von der Regelelektronik, der Qualität des Microcontrollers und der Software. Wird die maximale Regeldrehzahl z.B. bei Turboladeranwendungen durch den Abgas massenstrom des Verbrennungsmotors überschritten, geht der Regler vor zugsweise in den sogenannten Passivmodus. Hierbei sind die Leistungsschal ter in der Regel dauerhaft geöffnet und der Motor befindet sich im Leerlauf. Bei sinkender Drehzahl wird der Medienspaltmotor bevorzugt erneut in den aktiven Modus geschaltet. Es kann vorgesehen sein, dass dazu mit Hilfe von Spannungssensoren die notwendige Rotorlage ermittelt und die Regelung wieder aufgenommen wird. In diesem Zusammenhang wird auch von Wieder einfangen bzw. von Aufspringen auf Drehzahl gesprochen.

Während der Regelung kennt das System in der Regel zu jedem Zeitpunkt die genaue Drehzahl des Turboladers, wodurch die exakte Regelung der Aufla dung ermöglicht wird. Diese Information kann darüberhinaus zur Fahrzeugdi agnose (On-Board Diagnostics, OBD) und u.a. zur Ermittlung der Pumpgrenze des Turboladers verwendet werden.

Die vorliegende Anmeldung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Medienspaltmotors, wobei oben oder unten in Bezug auf den Medienspalt motor beschriebene Merkmale entsprechend für das Verfahren gelten.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Abbildungen beschrie ben. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht eines Turboladers,

Fign. 2(a) und (b) schematische Ansichten eines Stators des Turboladers, Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Spule und eines Spu lenkörpers,

Fign. 4(a) bis (c) schematische Ansichten des Stators des Turboladers gemäß einer weiteren Ausführung,

Fign. 5(a) bis (c) schematische Ansichten des Stators des Turboladers gemäß einer weiteren Ausführung,

Fig. 6 eine schematische Ansicht des Stators des Turboladers gemäß einer weiteren Ausführung,

Fign. 7(a) und (b) schematische Ansichten von Strömungskappen, Fign. 8(a) und (b) perspektivische Ansichten des Stators mit Strömungs kappen,

Fig. 9 eine schematische Ansicht des Stators gemäß Fig. 8(a),

Fign. 10(a) und (b) Ansichten von Medienspaltmotoren im Querschnitt, Fign. 11(a) und (b) perspektivische Ansichten einer Anströmkappe, Fign. 12(a) und (b) perspektivische Ansichten einer Abströmkappe, Fign. 13(a) und (b) Schnittansichten der An- und Abströmkappe und

Fig. 14 Statorbleche mit gekröpften Finnen.

Figur 1 zeigt in einer Teilexplosionszeichnung einen elektrisch modifizierten mechanischen Turbolader 1, der mit einem Turbinengehäuse 2 an einen Ver brennungskraftmotor ankoppelbar ist. Im Allgemeinen kann sich die beschrie- bene Erfindung jedoch auch auf andere Medienspaltmotoren beziehen, bei spielsweise mit Spiralförderern. Durch den in der Abbildung gezeigten Abgas krümmer wird nach der Verbrennung das Abgas gesammelt und zum Antrieb eines Turbinenrades S genutzt. Das Turbinenrad S ist vom Turbinengehäuse 2 umgeben und ist im Wesentlichen einem herkömmlichen mechanischen Tur bolader entnommen. An das Turbinengehäuse 2 schließt sich ein Lagergehäu se 4 und sodann ein Verdichtergehäuse 5 an. In diesem Verdichtergehäuse 5 ist ein Verdichterrad 6 angeordnet, das durch eine Einlassöffnung zugeführte Luft verdichtet. Die Luft wird anschließend zu dem Brennraum des Verbren nungskraftmotors geführt. Das Verdichterrad 6 zeigt in dem dargestellten Bei spiel linksseitig einen Fortsatz, an dem ein Rotor 7 eines Elektromotors ange ordnet ist. Der Rotor 7 ist hierbei frei auskragend ausgeführt, d.h., der Rotor 7 ist nicht gesondert gelagert. Der Rotor 7 ist bei fertig montiertem Turbolader 1 zentral in der Einlassluftöffnung angebracht. Die Lufteinlassströmungsrich tung ist in der Abbildung mit einem Pfeil mit Bezugszeichen 8 gekennzeichnet.

Um den Rotor 7 herum ist ein Stator 9 vorgesehen, der in der Abbildung ledig lich schematisch dargestellt ist und im Wesentlichen eine hohlzylindrische Form aufweist. Vorliegend ist der Stator 9 als Einsatz in eine entsprechende Öffnung vorgesehen, so dass dieser sehr leicht montierbar ist. Ein zwischen Rotor 7 und Stator 9 ausgebildeter Rotorspalt bildet die Einlassluftöffnung für das Verdichterrad 6. Der Rotor 7 des Elektromotors weist einen Rotormagne ten auf, der von einer Armierung umgeben ist.

Das Verdichterrad 6 kann (muss aber nicht) aus einem nichtmetallischen Ma terial sein, bei einer Ausführung beispielsweise aus einem unverstärkten Kunststoff ist die Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes des Elektro motors minimiert. Der Rotormagnet wiederum ist bereichsweise hohl zum Aufstecken auf eine gemeinsame Welle mit dem Verdichterrad 6 ausgeführt. Eine das Turbinenrad 3 mit dem Verdichterrad 6 verbindende Welle 10 ist in der vorliegenden Ausführungsform so ausgeführt, dass Turbinenrad 3, Ver dichterrad 6 sowie Rotor 7 drehfest miteinander verbunden sind.

Die Sollspannung des Elektromotors beträgt beispielsweise 12 V, es sind aller dings auch andere Spannungen (beispielsweise 48 V bis 800 V für Hybridfahr zeuge) möglich. In dem dargestellten Beispiel ist der Rotormagnet des Rotors 7 so ausgebildet, dass er partiell oder auch komplett in das Verdichterrad 6 integriert ist oder mit diesem verbunden ist. Ein kleinster Innendurchmesser des Stators 9 kann 1,5 bis 8-mal so groß sein wie ein größter Außendurchmes ser des Rotors 7. Der Elektromotor ist sowohl im Motorbetrieb (zur Beschleu nigung und Vermeidung eines Turbolochs) als auch im Generatorbetrieb (zur Rückgewinnung von Energie) betreibbar. Erreicht der Ladedruck (im Turbi nengehäuse 2) einen bestimmten Sollwert, wird unter Verwendung eines rückspeisefähigen Umrichters zusätzliche elektrische Energie erzeugt. Der Elektromotor des Turboladers 1 ist hierbei mit einem Speicher für elektrische Energie verbunden zur Entnahme elektrischer Energie in einem Motorbetrieb des Turboladers 1 und zur Einspeisung elektrischer Energie bei einem Genera torbetrieb des Turboladers 1. Zur effizienten Steuerung des Antriebssystems bzw. des Turboladers 1 ist eine Steuerelektronik zur Ermittlung der Drehzahl von Turbinenrad S oder Verdichterrad 6, Ist-Werten von turbinengehäusesei tigen und verdichtergehäuseseitigen Druckverhältnissen sowie weiteren für den Verbrennungskraftmotor drehmomentrelevanten Werten vorgesehen.

Figur 2(a) zeigt eine schematische Ansicht des herzustellenden Stators 9 des Turboladers mit Blickrichtung quer zur Rotorachse. Wiederkehrende Merkma le sind in dieser und den nachfolgenden Abbildungen mit den gleichen Be zugszeichen versehen. Der Stator 9 umfasst einen Jochring 11, der der gezeig ten Abbildung als Polkette ausgeführt ist, die sechs Abschnitte aufweist. Von den Abschnitten des Jochrings 11 sind zwei beispielhaft mit den Bezugszei chen 12 und 12' gekennzeichnet. Sämtliche Abschnitte 12, 12' des Jochrings 11 sind über Gelenkverbindungen, beispielhaft gekennzeichnet mit Bezugszei chen 13 und 13', miteinander verbunden.

Die Abschnitte 12, 12' des Jochrings 11 sind jeweils mit einer Finne 14, 14' einstückig, d.h. monolithisch, zusammenhängend ausgebildet. Die Finnen 14, 14' weisen jeweils einen dünneren inneren Abschnitt 15, 15' sowie einen ver breiterten äußeren Abschnitt 16, 16' auf. Bei einer Herstellung des Turbola ders 1 werden Spulen 17, 17' des Stators 9, die auf Spulenträgern 18, 18' auf genommen sind, auf die äußeren Abschnitte 16, 16' der Finnen 14, 14' aufge schoben oder aufgesteckt.

Zwischen den äußeren Abschnitten 16 und den inneren Abschnitten 15 wei- sen die Finnen 14 beidseitig axial verlaufende Nuten 19, 19' auf. Bei der Her stellung des Turboladers werden Deckplatten 20, 20' in die Nuten 19, 19' be nachbarter Finnen in axialer Richtung eingeschoben. Die Deckplatten 20, 20' dichten anschließend (gemeinsam mit den Finnen 14) einen Strömungsraum 29 des Turboladers 1 in radialer Richtung ab, wie Fig. 2(b) illustriert. In der dargestellten Konfiguration ist der Turbolader 1 unter Einklappen der Gelenk verbindungen 13, 13' derart zusammengebaut, dass die Abschnitte 12, 12' des Jochrings 11 einen geschlossen Ring ausbilden. Die inneren Abschnitte 15, 15' der Finnen 14, 14' erstrecken sich nach dem Zusammenbau in radialer Rich tung nach Innen in Richtung des Rotors 7. Die Finnen 14, 14' sind zudem gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Der Strömungsraum 29 umfasst zur Medienförderung durch den Turbolader 1 Statornuten 22, die durch Zwischenräume zwischen den inneren Abschnitten 15, 15' der Finnen 14, 14' begrenzt sind, sowie einen den Rotor 7 vollständig umlaufenden Me dienspalt 23, der sich in einem radialen Bereich zwischen dem Rotor 7 und inneren Enden der Finnen 14, 14' erstreckt. Ein Innendurchmesser der Finnen 14, 14' kann, wenn man den größtmöglichen auf der Rotorsachse zentrierten Kreisdurchmesser zugrunde legt, beispielsweise höchstens 50 mm, insbeson dere höchstens 37,5 mm, und/oder zumindest 15, beispielsweise 26 mm, be tragen. Ein Außendurchmesser des Rotors kann an derselben axialen Position, wenn man einen kleinstmöglichen Kreisdurchmesser zugrunde legt, bei spielsweise höchstens 25 mm und/oder zumindest 10 mm, beispielsweise 17 mm, betragen. Die Finnen 14, 14' weisen an ihren inneren Enden zudem Ver breiterungen 24, 24' zur Reduzierung des magnetischen Rastmoments auf.

Figur 3 illustriert in einer beispielhaften, perspektivischen Darstellung, wie die Spule 17 auf dem Spulenkörper 18 aufgenommen ist. Die Spule 17 ist hierbei um den Spulenkörper 18 gewickelt und gemeinsam mit dem Spulenkörper 18 vorgefertigt. In dem dargestellten Beispiel wird die Spule 17 gemeinsam mit dem Spulenkörper 18 von außen auf den äußeren Abschnitt 16 der Finne 14 aufgeschoben, wobei der innere Abschnitt 15 der Finne 14 in dieser Figur nicht dargestellt ist.

Figuren 4(a) bis (c) zeigen eine schematische Ansicht des Stators 9 des Turbo laders 1 gemäß einer weiteren Ausführung. Diese Ausführung entspricht der oben beschriebenen, wobei jedoch die Deckplatten 20, 21 einstückig, d.h. monolithisch, mit den Finnen 14, 14' und somit mit deren inneren sowie äu ßeren Abschnitten 15, 16 ausgeführt sind. Die Finnen 14, 14' bilden in dieser Ausführung gemeinsam mit den Deckplatten 20, 21 einen einstückigen Fin nenring 25 aus. Bei dem Zusammenbau des Turboladers 1 werden die Spulen 17 gemeinsam mit den Spulenträgern 18 von außen auf die äußeren Abschnit te 16 der Finnen 14 aufgeschoben. Anschließend wird der Finnenring 25 ge meinsam mit den Spulen 17 in einen in Fig. 4(b) dargestellten Jochring 11 ein geschoben und mit diesem verbunden, sodass sich die in Fig. 4(c) dargestellte Konfiguration ergibt.

Figuren 5(a) bis (c) zeigen einen Stator 9 des Turboladers 1 gemäß einer wei teren Ausführung. Diese Ausführung entspricht den oben beschriebenen, wo bei jedoch die Finnen 14 über eine Schwalbenschwanzverbindung an dem Jochring 11 befestigbar sind. Zu diesem Zweck weisen die Finnen 14 an ihren äußeren Abschnitten 16 schwalbenschwanzförmige Zapfen 26, 26' auf, die in entsprechend ausgeformte Nuten 27, 27' an einer Innenseite des Jochrings 11 einschiebbar sind.

Eine weitere Ausführung des Stators 9 zeigt Fig. 6. Diese Ausführung kann in sämtlichen Merkmalen den oben beschriebenen Ausführungen entsprechen, wobei jedoch die Spulen 17, 17' und Spulenkörper 18, 18' derart gekrümmt sind, dass Innenseiten 28, 28' der Spulen bzw. Spulenkörper in ihrer Form ei nem Kreisabschnitt entsprechen. Diese Innenseiten 28, 28' folgen in ihrer Form den Deckplatten 20, 21, die den Strömungsraum 29 begrenzen. Auf die se Weise kann der zur Magnetfelderzeugung zur Verfügung stehende Platz optimal ausgenutzt werden.

Figuren 7(a) und 7(b) zeigen Strömungskappen 30, 30' gemäß zwei unter schiedlichen Ausführungen. Figuren 8(a) und 8(b) zeigen entsprechende per spektivische Ansichten, bei denen der Stator 9 mit einer der Strömungskap pen 30, 30' ausgestattet ist. Figur 9 zeigt eine Aufsicht auf den Stator 9 gemäß Fig. 8(a). Die Strömungskappen 30, 30' werden hierbei stromaufwärts vor den Finnen 14 des Stators 9 angeordnet und verbessern das Strömungsverhalten. Die Strömungskappe 30 der Fign. 7(a), 8(a) und 9 weist sechs über den Um fang verteilte Streben 31, 31' auf, die jeweils eine der Finnen 14 in axialer Richtung überdecken. Drei der Streben 31, 31' halten einen in axial mittiger Position angeordnete Anströmdom 32, der sich in Stromaufwärtsrichtung ver jüngt und der den Rotor 7 des Turboladers 1 überdeckt. Die Ausführung der Strömungskappe 30' der Fign. 7(b) und 8(b) umfasst ebenfalls Streben 33, 33', die sich nach innen erstrecken. Diese Streben 33, 33' weisen an ihrem strom aufwärtsgelegenen Ende ausgeprägte Anström- bzw. Abrisskanten 34, 34' auf.

Zur Verdeutlichung möglicher Finnen-Geometrien zeigen die Fign. 10(a) und 10(b) Medienspaltmotoren mit unterschiedlichen Finnenlängen im Quer schnitt. Fig. 10(a) zeigt einen Stator 9 mit einem min. Finneninnendurchmes ser von 20,5 mm, bei einem Rotormagnetdurchmesser von 15 mm, wobei eine 2 mm dicke Armierung des Rotors 7 vorgesehen ist. Fig. 10(b) zeigt hin gegen einen Stator 9 mit einem inneren Finnendurchmesser von 45 mm, wo bei der Rotormagnetdurchmesser erneut 15 mm und die Dicke der Armierung des Rotors 7 erneut 2 mm beträgt. In den Fign. 10(a) und (b) ist der Innen durchmesser der Finnen 14, 14' mit durch die gestrichelte Linie mit Bezugszei chen 35 gekennzeichnet. Der Außendurchmesser des Rotors 7 ist hingegen durch eine gestrichelte Linie mit Bezugszeichen 36 gekennzeichnet. In den Fign. 10(a) und 10(b) ist, wie auch in der vorherigen Abbildungen zu erkennen, dass der Strömungsraum, der im Betrieb in der Regel von dem Medium durchströmt wird, typischerweise in einem äußeren Bereich durch die Statornuten gebildet und in einem inneren Bereich durch den gegebenenfalls rotierenden Rotor begrenzt wird. Der radial außenliegende Strömungsbereich der Statornuten und der radial innenliegende, ringförmige Strömungsbereich, der zwischen den Finnen und dem Rotor liegt, sind hierbei direkt miteinander verbunden beziehungsweise gehen direkt ineinander über.

Figuren 11(a) und (b) zeigen eine Anströmkappe 37 in einer Vorderansicht (Betrachtung in Strömungsrichtung) und einer Rückansicht (Betrachtung ent gegen der Strömungsrichtung). Die Anströmkappe 37 ist als einstückiges, magnetisch inaktives, Kunststoffteil vorgefertigt und kann in axialer Strö mungsrichtung auf die Statorbleche der Finnen 14 aufgeschoben und befestigt werden. Die Anströmkappe 37 weist ein Ringelement 41 und die Anströmkan- ten 31, 31' auf, die sich von dem Ringelement nach innen erstrecken und die Finnen 14 überdecken. Zudem weist die Anströmkappe 37 den Anströmdom 32 auf, der den Rotor 7 überdeckt. Der Anströmdom 32 wird von einem Teil der Anströmkanten 31, 31' gehalten. Die Anströmkappe 37 weist zudem dünnwandige, hülsenartige Fortsätze 38, 38' auf, die die Statorbleche der Fin nen, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, umschließen. Hierbei um schließen die Fortsätze 38, 38' die beiden Seitenflächen und die radial innen liegendes Enden der Finnen 14.

Figuren 12(a) und (b) zeigen eine Abströmkappe 39 in einer Vorderansicht (Betrachtung in Strömungsrichtung) und einer Rückansicht (Betrachtung ent gegen der Strömungsrichtung). Die Abströmkappe 39 ist wie die Anströmkap- pe 37 als einstückiges, magnetisch inaktives, Kunststoffteil vorgefertigt und kann an weiteren Teilen des Medienspaltmotors befestigt werden. Die Ab strömkappe 39 weist ein Ringelement 42 und Abströmkanten 40, 40' auf, die von dem Ringelement 42 nach innen erstrecken und die Finnen 14 auf der stromabwärtsliegenden Seite überdecken. Die Abströmkanten können in be vorzugten Ausführungen so ausgeführt werden, dass sie durch eine Schräg stellung einen Vordrall erzeugen, der sich vorteilhaft auf die Verdichterkennli nien auswirkt. Die Abströmkanten 40, 40' sind nicht hohl ausgeführt.

Wie Fign. 13(a) und (b) illustrieren, können die Anströmkappe 37 und die Ab strömkappe 39 als vorgefertigte Teile in axialer Richtung aufeinander zu in den Stator eingeschoben werden, derart, dass die Fortsätze 38, 38' die Statorbleche der Finnen 14 hülsenartig umgeben.

Figur 14 zeigt die Statorbleche gekröpfter Finnen 14 gemäß einer Ausfüh rungsform. Die Statorbleche der Finnen 14 sind aus gestanzten Einzelblechen gefertigt und in dem gezeigten Beispiel einstückig mit dem Jochring 11 ausge bildet. Die Einzelbleche liegen hierbei in axialer Richtung gestapelt übereinan der. Zu erkennen ist, dass die äußeren Abschnitte 16 der Finnen 14 und die inneren Abschnitte 15 der Finnen 14 einen rechteckigen Querschnitt aufwei sen. Die äußeren Abschnitte 16 der Finnen 14 haben einen in radialer Rich tung gleichbleibenden Querschnitt. Eine Querschnittsfläche der Finnen 14 nimmt vom äußeren Abschnitt 16 zum inneren Abschnitt 15 stufenartig ab. Eine Querschnittsfläche der inneren Abschnitte 15 der Finnen 14 nimmt kon tinuierlich in radial nach innen gerichteter Richtung dadurch ab, dass auf der stromaufwärtsliegenden Seite der inneren Abschnitte 15 der Finnen 14 ange schrägte Flächen 43, 43' vorgesehen sind. Stromaufwärtsliegende Seiten der äußeren Abschnitte 16 der Finnen sind hingegen nicht angeschrägt und ver- laufen quer zur axialen Richtung.

Lediglich in den Ausführungsbeispielen offenbarte Merkmale der verschiede nen Ausführungsformen können miteinander kombiniert und einzeln bean sprucht werden.