[發明專利]高溫高速廢氣渦輪電動發電機

有效

• 申請號: 201710989602.8
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107681793B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 史立偉;周曉宇;安俊豪;楊旭;劉浩;黃浩然;張旭東
• 申請（專利權）人: 徐州誠凱知識產權服務有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K3/28;H02K3/18;H02K1/22
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高溫高速廢氣渦輪電動發電機，屬于汽車工程領域，包括軸、廢氣渦輪、勵磁繞組、勵磁鐵心、勵磁極、轉子鐵心、電樞繞組、電樞極和電樞鐵心等，其特征在于：勵磁鐵心和電樞鐵心分別位于轉子鐵心的軸向兩側；轉子鐵心圓周上有若干個均布的扇形通孔；勵磁鐵心朝向轉子鐵心的一側均布有4個扇形凸出的勵磁極，朝向轉子鐵心的一側均布有6個扇形凸出的電樞極；相鄰的兩個勵磁極上繞有一個勵磁線圈，每個電樞極上都繞有集中式的電樞線圈。本發明的技術轉子鐵心轉動慣量小，定轉子極數少，可以高速旋轉；既可以作為電動機運行又可以作為發電機運行，因此非常適合作為廢氣渦輪電動發電機。

技術領域

本發明涉及一種高溫高速廢氣渦輪電動發電機，屬于汽車工程領域。

背景技術

目前，燃料在汽車發動機的氣缸內燃燒總能量的25%～40%轉化為有效功，其余60%～75%都損失掉，其中廢棄帶走的能量為25%～35%，廢棄能量回收具有現實意義。汽車發電機大多是由皮帶輪驅動的交流發電機，該發電機發電效率在50%左右。因此發動機帶動發電機發電的總效率僅由17.5%左右。這遠遠小于汽輪發電機的發電效率。因此利用發動機排出的廢氣直接驅動發電機發電，可有效利用汽輪發電機發電效率高的特點，提高汽車的燃油利用率。

廢氣渦輪發電機是國內外研究的熱點，例如專利號為201410814049.0的授權發明專利：廢氣透平發電機組，（透平即turbo、渦輪的意思）提出了一種包括透平、永磁發電機和逆變器的發電機組。所述透平用以接收廢氣以被所述廢氣驅動旋轉。該永磁發電機被所述透平的旋轉驅動用以發電。

授權的美國發明專利：Exhaust energy recovery and generator for use withan engine，專利號：4694694，也公開了一種發動機廢氣回收用的發電機，其電機采用永磁轉子，不能適應廢氣渦輪所處的高溫、高速運轉環境。類似的還有授權的發明專利：發動機廢氣渦輪驅動永磁發電機，專利號：201310473600.5。

申請號為200910231550.3的發明專利申請，廢氣渦輪驅動復合勵磁發電機，包括廢氣渦輪機，前、后端蓋，轉子和定子，其特征在于轉子包括永磁轉子和電勵磁轉子，兩者共用同一個電樞繞組，產生的磁場在磁路中并聯合成。上述申請專利電機所使用的永磁轉子，不能適應廢氣渦輪所處的高溫、高速運轉環境。

申請號為2016102561230的發明專利申請，一種廢氣渦輪驅動電勵磁發電機，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、轉子鐵心和電機外殼組成。該發明的技術轉子為一體成型制造，無勵磁繞組，采用通電線圈勵磁可適應廢氣渦輪所處的高溫、高速的工作環境。

隨著研究的進行，申請人發現廢氣渦輪電動發電機應具備較低的轉動慣量和質量，以快速提供增壓效果。另外還應創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。因此本發明提出了一種新型的拓撲結構，可以實現上述方案。

本申請的創新點還在于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。采用通電線圈勵磁可適應廢氣渦輪所處的高溫、高速的工作環境。

發明內容

為了發明一種高溫高速廢氣渦輪電動發電機，實現回收發動機廢氣能量，本發明采用如下技術方案：

高溫高速廢氣渦輪電動發電機，由軸、廢氣渦輪、廢氣渦輪殼、勵磁繞組、勵磁鐵心、勵磁極、轉子鐵心、電樞繞組、電樞極、電樞鐵心和電機外殼，其特征在于：

所述軸上固定有廢氣渦輪和轉子鐵心；皆呈圓盤狀勵磁鐵心、轉子鐵心和電樞鐵心同軸順序排列，勵磁鐵心和電樞鐵心固定在電機外殼上；勵磁鐵心和電樞鐵心的圓盤中心有穿過軸的孔；

勵磁鐵心和電樞鐵心分別位于轉子鐵心的軸向兩側；