一种低惯量电辅助增压器及控制方法与流程

本发明属于发动机增压器，尤其是涉及一种低惯量电辅助增压器及控制方法。

背景技术：

1、废气涡轮增压器自大规模应用以来，已成为提升内燃机功率密度、降低油耗的核心部件，发动机低速时废气能量不足导致“涡轮迟滞”仍是行业痛点，为缓解迟滞，出现了电辅助涡轮增压器。其基本思路是在涡轮轴上同轴布置电机，低速时电机主动做功，高速时电机切换为发电模式或空转。

2、现有技术中将电机转子（永磁体或感应鼠笼）直接热装于涡轮轴，或借助套筒固连。该结构虽简单，但带来以下缺陷：第一，转子惯量叠加于涡轮轴，发动机高负荷运行时，转轴高速转动，但电机不工作，永磁体仍随轴高速旋转，一方面转子惯量增加了转轴负载，另一方面离心力与热冲击使磁钢不可逆退磁，降低了磁钢使用寿命；第二，转子与转轴连接，动平衡等级需达到g1.0以上，制造难度及成本显著增加，且一旦电机失效，转子质量成为额外负担，最高转速降低5%–8%，直接影响发动机额定功率。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种低惯量电辅助增压器及控制方法，以期解决上述部分技术问题中的至少之一。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种低惯量电辅助增压器，包括：

4、转轴，所述转轴两端分别安装有涡轮和增压轮，所述转轴上固设有外花键；

5、外壳，所述转轴与外壳转动连接；

6、环形磁钢，所述环形磁钢沿转轴轴向可移动地连接于转轴，所述环形磁钢一端内侧开有与外花键相匹配的内花键；

7、电机线圈，所述电机线圈固定安装于外壳的内侧，所述电机线圈位于环形磁钢的外侧；

8、驱动组件，所述驱动组件用于驱动环形磁钢移动。

9、进一步的，所述外壳的一端开有安装孔一，外壳的另一端对应设有安装板，所述安装板上开有安装孔二，

10、所述转轴一端通过一个第一轴承转动连接于外壳的安装孔一内侧；

11、所述转轴另一端通过另一个第一轴承转动连接于安装板的安装孔二内侧；

12、所述安装板通过螺栓与外壳可拆卸连接。

13、进一步的，所述环形磁钢的直径大于安装孔一的直径；

14、所述驱动组件包括电磁铁、复位弹簧，所述电磁铁安装于外壳远离安装板的一端内侧，所述电磁铁与环形磁钢的位置相对应；

15、当所述电磁铁通电时，电磁铁产生磁力带动环形磁钢向转轴的外花键方向移动，外花键插入内花键内侧，转轴和环形磁钢同步转动；

16、当所述电磁铁不通电时，复位弹簧提供弹力带动环形磁钢向远离转轴的外花键方向移动，外花键脱离内花键。

17、进一步的，所述复位弹簧为螺旋弹簧，螺旋弹簧位于转轴的外侧，螺旋弹簧一端位于安装孔一的内侧，且与第一轴承的外圈相对应，螺旋弹簧另一端与环形磁钢相对应‌。

18、进一步的，所述复位弹簧为蝶形弹簧，所述蝶形弹簧位于环形磁钢和外壳远离安装板一端的内侧端面之间。

19、进一步的，所述环形磁钢的内径大于转轴的外径，所述环形磁钢外侧通过第二轴承与外壳转动连接。

20、进一步的，所述环形磁钢外侧固设有套管，所述套管外侧通过第二轴承与外壳转动连接。

21、进一步的，所述外壳外侧固设有与外花键相对应的位置传感器。

22、本发明第二方面提供了一种应用第一方面所述的低惯量电辅助增压器的控制方法，包括以下步骤：

23、s1、在发动机低转速阶段，控制电磁铁通电，电磁铁产生磁力带动环形磁钢向转轴的外花键方向移动，外花键插入内花键内侧，转轴和环形磁钢同步转动；

24、s2、电机线圈通电，带动环形磁钢及转轴转动；

25、s3、当转轴转动高于转速阈值后，关闭电磁铁，复位弹簧提供弹力带动环形磁钢向远离转轴的外花键方向移动，外花键脱离内花键，环形磁钢不与转轴同步转动。

26、进一步的，所述s1中，控制电磁铁通电后通过位置传感器是否检测到环形磁钢判定花键配合结果；

27、如果位置传感器检测到环形磁钢，则判定外花键已插入内花键内侧，进入s2；

28、如果位置传感器未检测到环形磁钢，则判定外花键未插入内花键内侧，并发送报警数据。

29、相对于现有技术，本发明所述的一种低惯量电辅助增压器及控制方法具有以下有益效果：

30、（1）本发明所述的一种低惯量电辅助增压器，环形磁钢通过花键实现与转轴的离合，在高转速阶段，磁钢脱离转轴自由旋转，不将电机转子惯量叠加到增压器转轴上，有效降低了转轴转动惯量，减少涡轮迟滞，降低磁钢所承受的离心应力与热冲击次数，有效防止磁钢退磁。

31、（2）本发明所述的一种低惯量电辅助增压器控制方法，通过位置传感器是否检测到环形磁钢判定花键配合结果，防止花键未啮合时电机驱动，避免因啮合不到位导致的电机过载、花键磨损或转轴冲击，提高整机安全性与可靠性。

1.一种低惯量电辅助增压器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述环形磁钢(6)的直径大于安装孔一的直径；

4.根据权利要求3所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述复位弹簧(12)为螺旋弹簧，螺旋弹簧位于转轴(10)的外侧，螺旋弹簧一端位于安装孔一的内侧，且与第一轴承(3)的外圈相对应，螺旋弹簧另一端与环形磁钢(6)相对应‌。

5.根据权利要求3所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述复位弹簧(12)为蝶形弹簧，所述蝶形弹簧位于环形磁钢(6)和外壳(2)远离安装板(201)一端的内侧端面之间。

6.根据权利要求1所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述环形磁钢(6)的内径大于转轴(10)的外径，所述环形磁钢(6)外侧通过第二轴承(5)与外壳(2)转动连接。

7.根据权利要求6所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述环形磁钢(6)外侧固设有套管(7)，所述套管(7)外侧通过第二轴承(5)与外壳(2)转动连接。

8.根据权利要求1所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：所述外壳(2)外侧固设有与外花键(14)相对应的位置传感器(11)。

9.一种应用权利要求1-8任一所述的低惯量电辅助增压器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种低惯量电辅助增压器，其特征在于：