CN101510711A

CN101510711A - 废气驱动双凸极发电机

Info

Publication number: CN101510711A
Application number: CNA2009101334013A
Authority: CN
Inventors: 柳小伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-08-19

Abstract

本发明公开了一种废气驱动双凸极发电机，它由转子、定子、前端盖、后端盖、涡轮、涡壳组成，采用定转子双凸极结构，转子上无电刷、无永磁、无绕组；涡轮安装在涡壳中央，通过螺母固定在轴上，涡壳通过螺栓固定在发电机后端盖上；定子上套有集中电枢绕组和励磁绕组，或安装有集中电枢绕组和永磁体。本发明结构紧凑，响应快，无碳刷滑环结构，故障率低，能量利用率高，由车辆排出的废气驱动，节约能源，真正使废气中的能量进入实际利用阶段。

Description

废气驱动双凸极发电机

技术领域

本发明提供一种废气驱动双凸极发电机，属于汽车发电机领域。

背景技术

汽车在工农业生产、交通运输、以及人类生产生活的各个方面起着重要的作用，目前汽车发电机多是由发动机直接驱动的，消耗较大的有效功率；轿车、特别是农用车、卡车、特种车所排出的尾气中蕴含有大量的能量，目前在某些高级轿车中通过涡轮增压技术利用这一部分能量并取得了巨大的成功，可见这些能量的巨大作用，但在大多数车辆中这些能量仍处在难以利用状态，原因是现有的技术存在设备复杂、使用成本高的缺点。

如发明专利ZL02107205.1所公开的一种废气涡轮增压发电机，其结构特点是：永磁体或者嵌在压气机叶轮上、或者安装在转子主轴上、或者装在压气机叶轮的背部上，而线圈绕组则固定在压气机壳体或者中间壳体上，且两者之前保持一定距离。这种发电机可以在涡轮增压系统工作的同时发电，从而就限制了其使用范围，特别是很难在中小型、中抵挡轿车和废气能量更丰富的农用车和特种车中使用；而且，废气中所蕴含的能量能够驱动压气机叶轮、转子轴以10万转每分的速度高速旋转，可想而知，该专利所述嵌装了永磁铁的叶轮将飞出或炸裂，如果是在轴上安装永磁转子，也将破坏轴的整体结构，降低了轴的机械强度，或者是重新设计采用更好的材料，但是这样就增加了成本；在涡轮增压系统中增加了发电系统，从而转化了一部分废气中蕴含的机械能，影响了增压系统的工作，否则就要重新设计；综上所述，该专利说明书中所述唯一的创新点--“能够充分利用现有设备，这样就可以不必再重新设计，省去一部分加工程序”--很难实现，要想实现发电功能就必须重新设计，但仍然得不偿失。

申请号200810157302.4所述发明专利所述废气驱动电励磁凸极发电机，采用转子上安装凸极式电励磁绕组的结构，带有碳刷和滑环，高速旋转时易烧线、断线，碳刷和滑环易毁坏，使用和维修成本高。

申请号200710013051.8所述废气涡轮驱动爪极式永磁发电机，采用转子为永磁式爪极的结构，轴上依次固定有隔磁衬套、永磁材料和爪极，结构复杂，在10万转每分的高速旋转下，很容易出现螺丝、永磁材料、爪极松动的情况。

正因为上述问题的存在，废气发电技术在车辆中一直难以进入实用阶段，废气中蕴含的能量只是在少量高级轿车中得到利用。

双凸极电机结构是上世纪90年代初由美国威斯康星大学Lipo教授提出的，发展至今，已成为一种重要的电机，具有适合高速运转、响应快、控制灵活、体积小、重量轻等优点，被广泛应用于电动机、控制电机、风力发电机领域，但很少见用于车辆废气驱动发电机领域，特别是未见于涡轮与转子共轴类发电机中。

如发明专利ZL99114250.0所述双凸极无刷直流发电机，包括定子和无绕组的转子，定子上套装有集中电枢绕组和励磁绕组，通过外加机械力传动转子工作，已被应用于车辆及航天器电源。

发明内容

本发明在于提供一种结构紧凑，响应快，控制灵活，体积小，重量轻，无碳刷滑环结构，故障率低，能量利用率高，由车辆排出的废气驱动，节约能源，真正能够进入实用阶段的废气驱动双凸极发电机，其技术内容为：

由转子、定子、前端盖、后端盖、涡轮、涡壳组成，采用定转子双凸极结构，转子上无电刷、无永磁、无绕组；涡轮安装在涡壳中央，通过螺母固定在轴上，涡壳通过螺栓固定在发电机后端盖上；定子上套有集中电枢绕组和励磁绕组，或安装有集中电枢绕组和永磁体。

本发明比较现有技术的优点在于该发明专利集中了现有技术中的众多优点，具体有以下几点：

1、涡壳通过螺栓固定在发电机后端盖上，涡轮机的轴与发电机的轴为同一条轴，结构紧凑，省去了机械传动过程中的能量损耗，实现高的能量利用率，占据空间小，安装方便，由发动机排出的废气直接驱动，节约了能源，降低了成本。

2、采用定转子双凸极结构，转子上无电刷、无永磁、无绕组，从而实现了高速性能好，响应快，控制灵活，体积小，重量轻，故障率低，能量利用率高。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A截面示意图。

图3是本发明实施例电枢绕组连接方式示意图。

实施例中：1.螺母 2.轴 3.涡轮 4.涡壳 5.螺栓 6.后端盖 7.前端盖 8.定子 9.转子 10.集中电枢绕组 11.电励磁绕组

废气驱动双凸极发电机由转子9、定子8、前端盖7、后端盖6、涡轮3、涡壳4组成，轴2上安装有涡轮3，涡轮3安装在涡壳4中央，通过螺母1固定在轴2上，涡壳4通过螺栓5固定在发电机后端盖6上，所述定子8、转子9均由硅钢片叠压而成，其基本结构为3相6\4齿结构，即定子齿数为6，转子齿数为4，如图2所示；转子上无绕组，定子上套装集中电枢绕组10，电励磁绕组11可装在定子轭部、也可以套装在定子齿上；本实施例有一个电励磁绕组，其连接方式如图3所示，即定子相对的两个齿上的电枢绕组正向串联构成一相，组成B-X，C-Y和D-Z的三个绕组，三相绕组再通过二极管整流电路发出恒定的直流电。

本发明所述废气驱动双凸极发电机所输出的直流电可直接给车载直流用电器供电，也可给车载电源、超级电容充电。

上述实施例很详细的描述了本发明的一种实施情况，是本发明中励磁式的双凸极废气驱动发电机中的一种，并不能说本发明就这一种实施方式，本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims

1、一种废气驱动双凸极发电机，包括由转子、定子、前端盖、后端盖、涡轮、涡壳组成，其特征在于：采用定转子双凸极结构，转子上无电刷、无永磁、无绕组；涡轮安装在涡壳中央，通过螺母固定在轴上，涡壳通过螺栓固定在发电机后端盖上。

2、如权利要求1所述废气驱动双凸极发电机，其特征在于：所述废气驱动双凸极发电机为励磁式，即定子上套有集中电枢绕组和励磁绕组。

3、如权利要求1所述废气驱动双凸极发电机，其特征在于：所述废气驱动双凸极发电机为永磁式，即集中电枢绕组和永磁体都位于定子上。