一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)由軸、廢氣渦輪、廢氣渦輪殼、兩套勵磁繞組、兩個定子鐵心、兩套電樞繞組、轉(zhuǎn)子鐵心和電機(jī)外殼組成。軸上分別固定有廢氣渦輪和轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心的兩個端面上有沿軸向凸起的轉(zhuǎn)子極。定子鐵心固定在外殼的內(nèi)壁；定子鐵心朝向轉(zhuǎn)子鐵心的端面有沿軸向凸起的定子極。電樞繞組繞在定子極上。勵磁繞組繞定子鐵心的徑向繞制并嵌到定子鐵心的隔磁凹槽里。本發(fā)明的技術(shù)轉(zhuǎn)子為一體成型制造，無勵磁繞組，可適應(yīng)廢氣渦輪所處的高溫、高速的工作環(huán)境；采用通電線圈勵磁，無定位轉(zhuǎn)矩，可迅速加速；轉(zhuǎn)子兩個端面皆有電樞繞組，電機(jī)比功率高。
【專利說明】
一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，屬于汽車電器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前火力發(fā)電都是用汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)，高效發(fā)電的汽輪發(fā)電機(jī)總效率可提高到60%_70% 以上。
[0003]目前，發(fā)動機(jī)的熱效率大多在35%以下，發(fā)動機(jī)排放的高溫高壓的廢氣帶走了燃料熱能的40%，大部分發(fā)動機(jī)不能有效利用這些能量。廢氣渦輪增壓裝置實(shí)現(xiàn)了部分廢氣動能的利用，提高了發(fā)動機(jī)的燃料利用率，目前的應(yīng)用越來越廣泛。
[0004]目前汽車發(fā)電機(jī)大多是由皮帶輪驅(qū)動的交流發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)發(fā)電效率在50%左右。因此發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的總效率僅由17.5%左右。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。
[0005]因此利用發(fā)動機(jī)排出的廢氣直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，可有效利用汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電效率高的特點(diǎn)，提高汽車的燃油利用率。
[0006]廢氣渦輪發(fā)電機(jī)是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，例如專利號為201410814049.0的授權(quán)發(fā)明專利:廢氣透平發(fā)電機(jī)組，(透平即turbo、渦輪的意思)提出了一種包括透平、永磁發(fā)電機(jī)和逆變器的發(fā)電機(jī)組。所述透平用以接收廢氣以被所述廢氣驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。該永磁發(fā)電機(jī)被所述透平的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動用以發(fā)電。
[0007]授權(quán)的美國發(fā)明專利:Exhaustenergy recovery and generator for use withan engine，專利號:4694694，也公開了一種發(fā)動機(jī)廢氣回收用的發(fā)電機(jī)，其電機(jī)米用永磁轉(zhuǎn)子，不能適應(yīng)廢氣渦輪所處的高溫、高速運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境。類似的還有授權(quán)的發(fā)明專利:發(fā)動機(jī)廢氣渦輪驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)，專利號:201310473600.5。
[0008]
【申請人】20I 6年獲得授權(quán)發(fā)明專利:一種渦輪增壓發(fā)電裝置，專利號為2014100754333提出了一種包括外殼、軸承、定子、控制器和由排氣渦輪、進(jìn)氣渦輪、軸、轉(zhuǎn)子鐵心組成的轉(zhuǎn)子的渦輪增壓發(fā)電裝置。發(fā)動機(jī)排出的廢氣驅(qū)動排氣渦輪后，帶動同軸的進(jìn)氣渦輪和轉(zhuǎn)子鐵心旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)氣的增壓和發(fā)電。該專利指出，如果轉(zhuǎn)子鐵心無勵磁源，則可適應(yīng)廢氣渦輪的超高速運(yùn)轉(zhuǎn);如果轉(zhuǎn)子無永磁體，則轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、耐溫高，使得發(fā)電裝置可以工作在溫度較高的排氣管附近。
[0009]隨著研究的進(jìn)行，
【申請人】創(chuàng)新勵磁繞組和電樞繞組的配置方式，可以徑向集中式勵磁，勵磁繞組總的繞線長度較小，勵磁效率高。因此本發(fā)明提出了一種新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)上述方案。
[0010]本申請的創(chuàng)新點(diǎn)還在于轉(zhuǎn)子兩個端面皆有電樞繞組，電機(jī)比功率高；電樞繞組是是繞軸向繞制的集中式繞組，因此電樞繞組繞線長度也較小。
[0011]目前
【申請人】尚未檢索到本申請的廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)密切相關(guān)的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)離高溫廢氣渦輪的勵磁功能，回收發(fā)動機(jī)廢氣能量，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:
由軸(I)、廢氣禍輪(2)、廢氣禍輪殼(3)、第一勵磁繞組(4)、第一定子鐵心(5)、第一電樞繞組(6)、轉(zhuǎn)子鐵心(7)、第二電樞繞組(8)、第二定子鐵心(9)、第二勵磁繞組(10)和電機(jī)外殼(I I)組成；
軸(I)的末端固定有廢氣渦輪(2)，軸(I)的中間固定有盤式的轉(zhuǎn)子鐵心(7);
轉(zhuǎn)子鐵心(7)為一體成型制造，無勵磁源，在軸承的作用下，廢氣渦輪(2)可驅(qū)動轉(zhuǎn)子鐵心(7)旋轉(zhuǎn)；
轉(zhuǎn)子鐵心(7)在軸向的兩個端面上皆有沿軸向凸起的轉(zhuǎn)子極;所述轉(zhuǎn)子極呈扇環(huán)形；
轉(zhuǎn)子鐵心(7)的兩端面之外分別是第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)，第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)分別固定在電機(jī)外殼(11)兩個端面的內(nèi)壁上；
第一定子鐵心(5)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第一定子極，第二定子鐵心
(9)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第二定子極;所述第一定子極和第二定子極呈扇環(huán)形；
每三個第一定子極之間的第一定子鐵心(5)上有隔磁凹槽;每三個第二定子極之間的第二定子鐵心(9)上也有隔磁凹槽;每個第一定子極上和第二定子極上皆繞有一個集中式的電樞線圈，兩個隔磁凹槽之間的三個電樞線圈繞向相同；相鄰隔磁凹槽之間的電樞線圈繞向相反；
同相位的電樞線圈串聯(lián)后組成一相電樞繞組，第一定子鐵心(5)上的各相電樞繞組按星型接法組成第一電樞繞組(6)，第二定子鐵心(9)上的各相電樞繞組按星型接法組成第二電樞繞組(8);
第一勵磁繞組(4)繞第一定子鐵心(5)的徑向繞制并嵌到第一定子鐵心(5)的隔磁凹槽里;第二勵磁繞組(10)繞第二定子鐵心(9)的徑向繞制并嵌到第二定子鐵心(9)的隔磁凹槽里；
永磁體(8)平行于軸(I)放置且充磁方向垂直于軸(I);相鄰的第一勵磁繞組(4)或相鄰的第二勵磁繞組(1)繞向相反。
[0013]如上所述的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:
第一定子鐵心(5)、第二定子鐵心(9)和轉(zhuǎn)子鐵心(7)由無取向?qū)Т挪牧现瞥?，廢氣渦輪殼(3)和電機(jī)外殼(11)為非導(dǎo)磁材料制成。
[0014]如上所述的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于:
轉(zhuǎn)子鐵心(7)每個端面有2N個轉(zhuǎn)子極，N為自然數(shù);第一定子極和第二定子極在圓周方向上對齊;轉(zhuǎn)子鐵心(7)兩端面的轉(zhuǎn)子極在圓周方向上相差90/N機(jī)械角。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
⑴本發(fā)明的技術(shù)轉(zhuǎn)子為一體成型制造，無勵磁繞組，可適應(yīng)廢氣渦輪所處的高溫、高速的工作環(huán)境；
⑵采用通電線圈勵磁，無定位轉(zhuǎn)矩，可迅速加速;而且電勵磁發(fā)電機(jī)可任意調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，從而保持變轉(zhuǎn)速變負(fù)載工況下輸出穩(wěn)定電壓的直流電；
(3)轉(zhuǎn)子兩個端面皆有電樞繞組，電機(jī)比功率高;兩個轉(zhuǎn)子可以通過錯開一定的角度，從而降低驅(qū)動的轉(zhuǎn)矩脈動；
⑷勵磁繞組繞制方向較為特殊，可以徑向集中式勵磁，勵磁繞組總的繞線長度較小，勵磁效率高。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)縱剖圖。其中:I軸，2、廢氣渦輪，3、廢氣渦輪殼，4、第一勵磁繞組，5、第一定子鐵心，6、第一電樞繞組，7、轉(zhuǎn)子鐵心，8、第二電樞繞組，9、第二定子鐵心，1、第二勵磁繞組，11、電機(jī)外殼。
[0017]圖2是本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)第一電樞繞組的側(cè)視圖。其中:I軸，
4、第一勵磁繞組，5、第一定子鐵心，6、第一電樞繞組。
[0018]圖3為本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)勵磁繞組側(cè)視圖。其中:I軸，4、第一勵磁繞組，5、第一定子鐵心。
[0019]圖4為本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)視圖。其中:I軸，7、轉(zhuǎn)子鐵心，12、轉(zhuǎn)子極。
[0020]圖5是本發(fā)明一相電樞繞組不同勵磁電流時的磁鏈圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]圖1是本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)縱剖圖。
[0023]所述廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)由軸(1)、廢氣渦輪(2)、廢氣渦輪殼(3)、第一勵磁繞組(4)、第一定子鐵心(5)、第一電樞繞組(6)、轉(zhuǎn)子鐵心(7)、第二電樞繞組(8)、第二定子鐵心(9)、第二勵磁繞組(10)和電機(jī)外殼(11)組成。
[0024]軸(I)的末端固定有廢氣渦輪(2)，軸(I)的中間固定有盤式的轉(zhuǎn)子鐵心(7)。
[0025]轉(zhuǎn)子鐵心(7)為一體成型制造，無勵磁源，在軸承的作用下，廢氣渦輪(2)可驅(qū)動轉(zhuǎn)子鐵心(7)旋轉(zhuǎn)。
[0026]轉(zhuǎn)子鐵心(7)在軸向的兩個端面上皆有沿軸向凸起的轉(zhuǎn)子極;所述轉(zhuǎn)子極呈扇環(huán)形；
轉(zhuǎn)子鐵心(7)的兩端面之外分別是第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)，第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)分別固定在電機(jī)外殼(11)兩個端面的內(nèi)壁上。
[0027]第一定子鐵心(5)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第一定子極，第二定子鐵心(9)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第二定子極;所述第一定子極和第二定子極呈扇環(huán)形；
每三個第一定子極之間的第一定子鐵心(5)上有隔磁凹槽;每三個第二定子極之間的第二定子鐵心(9)上也有隔磁凹槽;每個第一定子極上和第二定子極上皆繞有一個集中式的電樞線圈，兩個隔磁凹槽之間的三個電樞線圈繞向相同；相鄰隔磁凹槽之間的電樞線圈繞向相反。
[0028]同相位的電樞線圈串聯(lián)后組成一相電樞繞組，第一定子鐵心(5)上的各相電樞繞組按星型接法組成第一電樞繞組(6)，第二定子鐵心(9)上的各相電樞繞組按星型接法組成第二電樞繞組(8)。
[0029]永磁體(8)平行于軸(I)放置且充磁方向垂直于軸(I);相鄰的第一勵磁繞組(4)或相鄰的第二勵磁繞組(1)繞向相反。
[0030]第一轉(zhuǎn)子鐵心(5)、第二定子鐵心(9)和定子鐵心(7)由無取向?qū)Т挪牧现瞥?，廢氣渦輪殼(3)和電機(jī)外殼(11)為非導(dǎo)磁材料制成。
[0031]圖2是本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)第一電樞繞組的側(cè)視圖。
[0032]每三個第一定子極之間的第一定子鐵心(5)上有隔磁凹槽;每三個第二定子極之間的第二定子鐵心(9)上也有隔磁凹槽;每個第一定子極上和第二定子極上皆繞有一個集中式的電樞線圈，兩個隔磁凹槽之間的三個電樞線圈繞向相同；相鄰隔磁凹槽之間的電樞線圈繞向相反；
同相位的電樞線圈串聯(lián)后組成一相電樞繞組，第一定子鐵心(5)上的各相電樞繞組按星型接法組成第一電樞繞組(6)，第二定子鐵心(9)上的各相電樞繞組按星型接法組成第二電樞繞組(8)。
[0033]圖3為本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)勵磁繞組側(cè)視圖。
[0034]每三個第一定子極之間的第一定子鐵心(5)上有隔磁凹槽;每三個第二定子極之間的第二定子鐵心(9)上也有隔磁凹槽。
[0035]第一勵磁繞組(4)繞第一定子鐵心(5)的徑向繞制并嵌到第一定子鐵心(5)的隔磁凹槽里;第二勵磁繞組(10)繞第二定子鐵心(9)的徑向繞制并嵌到第二定子鐵心(9)的隔磁凹槽里。
[0036]圖4為本發(fā)明一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心側(cè)視圖。
[0037]轉(zhuǎn)子鐵心(7)每個端面有2N個轉(zhuǎn)子極，N為自然數(shù)，在本實(shí)施例中，N=2;第一定子極和第二定子極在圓周方向上對齊;轉(zhuǎn)子鐵心(7)兩端面的轉(zhuǎn)子極在圓周方向上相差90/N機(jī)械角。
[0038]圖5是本發(fā)明一相電樞繞組不同勵磁電流時的磁鏈圖。其各相磁鏈隨著轉(zhuǎn)子位置的不同而變換。
[0039]下面對本發(fā)明提出的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作原理的說明。
[0040]其工作原理為:若給勵磁繞組通以勵磁電流，則各定子極上會產(chǎn)生勵磁磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，會依次增大或減小各定子極上的磁通量，從而引起各相電樞繞組匝鏈的磁通量變化。因此，三相電樞繞組會感應(yīng)出三相交流電，其感應(yīng)電動勢就與磁通量的變換率成正比。這個三相交流電壓經(jīng)整流電路整流就可以給蓄電池充電，或者給汽車用電設(shè)備供電。由于勵磁電流可調(diào)，因此通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電狀態(tài)下的輸出電壓的穩(wěn)定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于: 由軸(I)、廢氣禍輪(2)、廢氣禍輪殼(3)、第一勵磁繞組(4)、第一定子鐵心(5)、第一電樞繞組(6)、轉(zhuǎn)子鐵心(7)、第二電樞繞組(8)、第二定子鐵心(9)、第二勵磁繞組(10)和電機(jī)外殼(I I)組成； 軸(I)的末端固定有廢氣渦輪(2)，軸(I)的中間固定有盤式的轉(zhuǎn)子鐵心(7); 轉(zhuǎn)子鐵心(7)為一體成型制造，無勵磁源，在軸承的作用下，廢氣渦輪(2)可驅(qū)動轉(zhuǎn)子鐵心(7)旋轉(zhuǎn)； 轉(zhuǎn)子鐵心(7)在軸向的兩個端面上皆有沿軸向凸起的轉(zhuǎn)子極;所述轉(zhuǎn)子極呈扇環(huán)形； 轉(zhuǎn)子鐵心(7)的兩端面之外分別是第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)，第一定子鐵心(5)和第二定子鐵心(9)分別固定在電機(jī)外殼(11)兩個端面的內(nèi)壁上； 第一定子鐵心(5)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第一定子極，第二定子鐵心(9)朝向轉(zhuǎn)子鐵心(7)的一側(cè)有軸向凸出的第二定子極;所述第一定子極和第二定子極呈扇環(huán)形； 每三個第一定子極之間的第一定子鐵心(5)上有隔磁凹槽;每三個第二定子極之間的第二定子鐵心(9)上也有隔磁凹槽;每個第一定子極上和第二定子極上皆繞有一個集中式的電樞線圈，兩個隔磁凹槽之間的三個電樞線圈繞向相同；相鄰隔磁凹槽之間的電樞線圈繞向相反； 同相位的電樞線圈串聯(lián)后組成一相電樞繞組，第一定子鐵心(5)上的各相電樞繞組按星型接法組成第一電樞繞組(6)，第二定子鐵心(9)上的各相電樞繞組按星型接法組成第二電樞繞組(8); 第一勵磁繞組(4)繞第一定子鐵心(5)的徑向繞制并嵌到第一定子鐵心(5)的隔磁凹槽里;第二勵磁繞組(10)繞第二定子鐵心(9)的徑向繞制并嵌到第二定子鐵心(9)的隔磁凹槽里； 永磁體(8)平行于軸(I)放置且充磁方向垂直于軸(I);相鄰的第一勵磁繞組(4)或相鄰的第二勵磁繞組(1)繞向相反。2.如權(quán)利要求1所述的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于: 第一定子鐵心(5 )、第二定子鐵心(9)和轉(zhuǎn)子鐵心(7)由無取向?qū)Т挪牧现瞥?，廢氣渦輪殼(3)和電機(jī)外殼(11)為非導(dǎo)磁材料制成。3.如權(quán)利要求1所述的一種廢氣渦輪驅(qū)動電勵磁發(fā)電機(jī)，其特征在于: 轉(zhuǎn)子鐵心(7)每個端面有2N個轉(zhuǎn)子極，N為自然數(shù);第一定子極和第二定子極在圓周方向上對齊;轉(zhuǎn)子鐵心(7)兩端面的轉(zhuǎn)子極在圓周方向上相差90/N機(jī)械角。
【文檔編號】H02K1/22GK105896820SQ201610256123
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月25日
【發(fā)明人】史立偉, 馬永坤, 聶秀吉, 馬良, 張學(xué)義, 李金浩
【申請人】山東理工大學(xué)