[发明专利]一种废气涡轮驱动电励磁发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气涡轮驱动电励磁发电机，属于汽车电器技术领域。

背景技术

目前火力发电都是用汽轮发电机技术，高效发电的汽轮发电机总效率可提高到60％-70％以上。

目前，发动机的热效率大多在35％以下，发动机排放的高温高压的废气带走了燃料热能的40％，大部分发动机不能有效利用这些能量。废气涡轮增压装置实现了部分废气动能的利用，提高了发动机的燃料利用率，目前的应用越来越广泛。

目前汽车发电机大多是由皮带轮驱动的交流发电机，该发电机发电效率在50％左右。因此发动机带动发电机发电的总效率仅由17.5％左右。这远远小于汽轮发电机的发电效率。

因此利用发动机排出的废气直接驱动发电机发电，可有效利用汽轮发电机发电效率高的特点，提高汽车的燃油利用率。

废气涡轮发电机是国内外研究的热点，例如专利号为201410814049.0的授权发明专利：废气透平发电机组，(透平即turbo、涡轮的意思)提出了一种包括透平、永磁发电机和逆变器的发电机组。所述透平用以接收废气以被所述废气驱动旋转。该永磁发电机被所述透平的旋转驱动用以发电。

授权的美国发明专利：Exhaust energy recovery and generator for use with an engine，专利号：4694694，也公开了一种发动机废气回收用的发电机，其电机采用永磁转子，不能适应废气涡轮所处的高温、高速运转环境。类似的还有授权的发明专利：发动机废气涡轮驱动永磁发电机，专利号：201310473600.5。

申请人2016年获得授权发明专利：一种涡轮增压发电装置，专利号为2014100754333提出了一种包括外壳、轴承、定子、控制器和由排气涡轮、进气涡轮、轴、转子铁心组成的转子的涡轮增压发电装置。发动机排出的废气驱动排气涡轮后，带动同轴的进气涡轮和转子铁心旋转，实现对进气的增压和发电。该专利指出，如果转子铁心无励磁源，则可适应废气涡轮的超高速运转；如果转子无永磁体，则转子结构简单、耐温高，使得发电装置可以工作在温度较高的排气管附近。

随着研究的进行，申请人创新励磁绕组和电枢绕组的配置方式，可以径向集中式励磁，励磁绕组总的绕线长度较小，励磁效率高。因此本发明提出了一种新型的拓扑结构，可以实现上述方案。

本申请的创新点还在于转子两个端面皆有电枢绕组，电机比功率高；电枢绕组是是绕轴向绕制的集中式绕组，因此电枢绕组绕线长度也较小。

目前申请人尚未检索到本申请的废气涡轮驱动电励磁发电机密切相关的报道。

发明内容

为了发明一种废气涡轮驱动电励磁发电机，实现远离高温废气涡轮的励磁功能，回收发动机废气能量，本发明采用如下技术方案：

一种废气涡轮驱动电励磁发电机，其特征在于：

由轴(1)、废气涡轮(2)、废气涡轮壳(3)、第一励磁绕组(4)、第一定子铁心(5)、第一电枢绕组(6)、转子铁心(7)、第二电枢绕组(8)、第二定子铁心(9)、第二励磁绕组(10)和电机外壳(11)组成；

轴(1)的末端固定有废气涡轮(2)，轴(1)的中间固定有盘式的转子铁心(7)；

转子铁心(7)为一体成型制造，无励磁源，在轴承的作用下，废气涡轮(2)可驱动转子铁心(7)旋转；

转子铁心(7)在轴向的两个端面上皆有沿轴向凸起的转子极；所述转子极呈扇环形；

转子铁心(7)的两端面之外分别是第一定子铁心(5)和第二定子铁心(9)，第一定子铁心(5)和第二定子铁心(9)分别固定在电机外壳(11)两个端面的内壁上；

第一定子铁心(5)朝向转子铁心(7)的一侧有轴向凸出的第一定子极，第二定子铁心(9)朝向转子铁心(7)的一侧有轴向凸出的第二定子极；所述第一定子极和第二定子极呈扇环形；

每三个第一定子极之间的第一定子铁心(5)上有隔磁凹槽；每三个第二定子极之间的第二定子铁心(9)上也有隔磁凹槽；每个第一定子极上和第二定子极上皆绕有一个集中式的电枢线圈，两个隔磁凹槽之间的三个电枢线圈绕向相同；相邻隔磁凹槽之间的电枢线圈绕向相反；

同相位的电枢线圈串联后组成一相电枢绕组，第一定子铁心(5)上的各相电枢绕组按星型接法组成第一电枢绕组(6)，第二定子铁心(9)上的各相电枢绕组按星型接法组成第二电枢绕组(8)；