一种涡轮增压器用电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涡轮增压器用电机，属于汽车电器技术领域。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]另外，废气涡轮增压装置有一定的时滞效应，即在发动机刚起动时其转速较低，不能有效提供增压。只有当发动机转速达到2000转/分钟时增压效果才比较明显。因此在废气涡轮中增加一个电动机，在起动时迅速增加涡轮转速，即可以显著提高增压效果。
[0004]同时，发动机在3000转/分钟以上的高速运转时，一般通过泄压阀将大部分废气不接入废气涡轮，而直接接入到排气管，防止涡轮转速过快，这样多余的废气能量不能有效利用。
[0005]因此开发一种涡轮增压器用电机，既可以用作电动机实现涡轮增压，又可以作为发电机回收废气能量具有十分重要的意义。
[0006]在已有技术中，废气涡轮增压装置已被应用于多种机型的发动机，其中已有专利提出在废气涡轮增压装置上增加电机以实现电动和发电功能。例如，授权的美国发明专利:Exhaust energy recovery and generator for use with an engine，专利号:4694694,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。
[0007]授权的中国发明专利:与内燃机和控制系统一起使用的电动机一发电机辅助的涡轮增压系统，专利号ZL971922179，也公开了一种带电机的废气涡轮增压装置。但该专利未公开所选用的电机类型，且该专利已失效。
[0008]申请人前期也对相关技术进行了研究，例如专利号为2014100754333的授权发明专利:一种涡轮增压发电装置，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。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。
[0009]申请人研究发现，如果将永磁体远离高温的废气涡轮，也可以取的较好的冷却效果。而且盘式电机可以有效利用定转子接触面大的优点，提高电机的输出功率。因此提出了本发明的方案。
[0010]目前申请人尚未检索到将永磁体固定在增压涡轮一侧、远离废气涡轮的研究报道。
[0011]
【发明内容】
[0012]为了发明一种既可以用作电动机实现涡轮增压，又可以作为发电机回收废气能量的涡轮增压器用电机，本发明提出了一种定转子皆为轴向凸极式、永磁体远离高温废气涡轮的新型方案，本发明技术方案如下:
一种涡轮增压器用电机，其特征在于:
由轴(I)、废气涡轮(2)、废气涡轮壳(3)、电机外壳(4)、转子铁心(5)、电枢绕组(6)、定子铁心(7)、永磁体(8)、增压涡轮壳(9)和增压涡轮(10)组成；
轴(I)的两端分别固定有废气涡轮(2)和增压涡轮(10)，轴(I)的中间固定有盘式的转子铁心(5)；
转子铁心(5)在朝向增压涡轮的端面上有沿轴向凸起的转子极;所述转子极呈扇环形； 所述转子极和电机外壳(4)之间是盘式的定子铁心(7)，定子铁心(7)固定在电机外壳
(4)的内壁;定子铁心(7)朝向转子铁心(5)的端面有沿轴向凸起的定子极;所述定子极呈扇环形；
每三个定子极所形成的圆周内侧的定子铁心(7)里嵌有一块永磁体(8);永磁体(8)平行于轴(I)放置且充磁方向垂直于轴(I);相邻的两片永磁体(8)的充磁方向相反；
相邻永磁体(8)之间的定子铁心(7)上有隔磁凹槽；
每个定子极上皆绕有一个集中式的电枢线圈，同一片永磁体(8)对应的电枢线圈绕向相同；相邻两片永磁体(8)对应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，各相电枢绕组按星型接法组成电枢绕组
(6)；
转子铁心(5)和定子铁心(7)由导磁材料制成，废气涡轮壳(3)、电机外壳(4)和增压涡轮壳(9)为非导磁材料。
[0013]如上所述的一种涡轮增压器用电机，其特征在于:
所述一种涡轮增压器用电机工作在高速模式，发动机废气驱动废气涡轮(2)旋转，带动转子铁心(5)和增压涡轮(1)旋转，电枢绕组(6)对外输出电流，回收发动机废气能量;增压涡轮(10)给发动机提供高压的进气。
[0014]如上所述的一种涡轮增压器用电机，其特征在于:
所述一种涡轮增压器用电机工作在中速模式，发动机废气驱动废气涡轮(2)旋转，带动转子铁心(5)和增压涡轮(10)旋转，增压涡轮(10)给发动机提供高压的进气，电枢绕组(6)不对外输出电流。
[0015]如上所述的一种涡轮增压器用电机，其特征在于:
所述一种涡轮增压器用电机工作在低速模式，依据永磁双凸极电动机工作原理给电枢绕组(6)通电，转子铁心(5)旋转，驱动增压涡轮(10)快速旋转给发动机提供高压的进气。
[0016]
本发明的有益效果如下:
⑴转子铁心为一体化结构，无励磁绕组和永磁体，可适应废气涡轮高温、高压的工作环境。
[0017]⑵既可以作为电动机运行提高发动机低速增压效果，又可以作为发电机运行回收发动机废气能量，提高燃油利用率。
[0018]⑶永磁体位于增压涡轮一侧、冷却效果好，使得发电装置可以工作在温度较高的排气管附近。
[0019]⑷盘式电机定转子接触面大，因此电机功率密度高。
[0020]
【附图说明】
[0021]图1是本发明一种飞轮式永磁起动发电机纵向剖视图。其中:1、轴；2、飞轮;3、螺钉;4、N极磁轭;5、N极定子铁心；6、N极电枢线圈；7、_及转子铁心；8、永磁体;9、S极电枢线圈；1、S极定子铁心；11、S极转子铁心；12、S极磁轭;13、壳体。
[0022]图2是本发明一种飞轮式永磁起动发电机N极定子铁心处的横向剖视图。其中:1、轴;2、飞轮;3、螺钉;4、N极磁轭;5、N极定子铁心;6、N极电枢线圈；7、N极转子铁心。
[0023]图3是本发明一种飞轮式永磁起动发电机S极定子铁心处的横向剖视图。其中:1、轴;2、飞轮;3、螺钉；9、S极电枢线圈；1、S极定子铁心；11、S极转子铁心；12、S极磁轭。
[0024]图4是本发明一种飞轮式永磁起动发电机两套绕组互补的示意图。
[0025]图5是本发明三相电枢绕组与逆变器接法图。
【具体实施方式】
[0026]图1是本发明一种涡轮增压器用电机纵剖图。其中:1、轴，2、废气涡轮、3、废气涡轮壳，4、电机外壳，5、转子铁心，6、电枢绕组，7、定子铁心，8、永磁体，9、增压涡轮壳，10、增压涡轮。
[0027]图2是本发明一种涡轮增压器用电机定子铁心及电枢绕组侧视图，其中:1、轴，6、电枢绕组，7、定子铁心，8、永磁体，11、定子极。
[0028]图3为本发明一种涡轮增压器用电机转子侧视图，1、轴，5、转子铁心，12是转子极。
[0029]图4为本发明一种涡轮增压器用电机三相电枢绕组的感应电动势图。