專利名稱:高速電動-發(fā)電機的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于由渦輪機驅(qū)動的高速電動-發(fā)電機，更詳細地說是關(guān)于在由地內(nèi)機的排氣能量所驅(qū)動的渦輪機的軸上所配置的高速電動-發(fā)電機。
利用內(nèi)燃機的排氣所具有的能量以驅(qū)動渦輪機，以與這個渦輪機連動的壓縮機將空氣供給到汽缸內(nèi)，以提高燃料的燃燒效率的渦輪增壓器已被應(yīng)用于內(nèi)燃機中。于是，在一個渦輪增壓器的回轉(zhuǎn)軸上連接上交流機，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩增加時，及高轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)時，將上述的交流機作為電動機運轉(zhuǎn)，在發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩減少時及低轉(zhuǎn)矩運轉(zhuǎn)時，則將交流機作為發(fā)電機運轉(zhuǎn)，以控制電流的頻率的內(nèi)燃機排氣渦輪增壓裝置，在日本實用新型注冊申請公開公布，實開昭58-6925號而被提出?？墒牵话愕厥褂弥械母咚傩D(zhuǎn)發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)的限度是數(shù)萬轉(zhuǎn)/秒，例如，作為2極的旋轉(zhuǎn)電機，當每秒3萬轉(zhuǎn)時，這個旋轉(zhuǎn)電機的鐵心的交變磁場是500Hz，作為鐵心的材料，即使使用硅素鋼板，鐵心的損壞發(fā)生也很少，沒有什么問題。
但是，像排氣渦輪機那樣轉(zhuǎn)數(shù)為10萬至20萬RPM時，直接連接于該渦機的旋轉(zhuǎn)電機的交變磁場，其頻率在1，000Hz以上，在使用硅素鋼板的鐵心之中，鐵的損毀急劇地增加，產(chǎn)生熱損耗，使回轉(zhuǎn)電機的效率急速地下降。
本發(fā)明的目的是在于改善上述的問題點，提供即使在與排氣渦輪機直接連接的超高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，也能高速旋轉(zhuǎn)，高效率發(fā)電，并有效地回收排氣能量的超高速電動-發(fā)電機。
本發(fā)明是由渦輪機所驅(qū)動的高速電動-發(fā)電機，是具有設(shè)置在上述渦輪機的軸上的三對以上的對磁極的永久磁鐵而構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，由設(shè)置于該轉(zhuǎn)子的外周的鐵氧體磁心而構(gòu)成的定子鐵心，及纏繞在該定子鐵心上的定子繞組的高速電動-發(fā)電機。
根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)電機，由于是將從配置于渦輪機軸上的高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的永久磁鐵來的高頻交變磁場，通過以鐵氧體鐵心的定子纏組變換為電力，所以即使在交變磁場的高頻時，也能夠?qū)崿F(xiàn)損耗少的交流旋轉(zhuǎn)電機。
還有，根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)電機，為了彌補由于鐵氧體磁心所具有的本質(zhì)的磁通密度所造成的缺點，將轉(zhuǎn)子的永久磁鐵多極化以增加交變磁場的頻率，所以，能夠增加電動勢，從而獲得高效率的交流旋轉(zhuǎn)電機。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)電機的一實施例的縱截面圖，圖2是其轉(zhuǎn)子的橫截面圖。
以下參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)電機的實施例加以詳細說明。圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)電機的一實施例的縱截面圖，圖2是其轉(zhuǎn)子的橫截面圖。
圖中，1是渦輪增壓器，具有壓縮器外殼2、渦輪外殼3及中央外殼4。該中央外殼4在其兩端部支承著軸承5，同時具有向該軸承輸送機油的潤滑油路7。
6是貫通上述中心外殼4而被設(shè)置的，支承在上述軸承5上而可以自由轉(zhuǎn)動的支承軸。在其兩端裝有壓縮器葉輪8及渦輪機葉輪9。該渦輪機葉輪9被收納在上述渦輪外殼3中，接受了由在渦輪外殼3中所形成的渦形管10所送氣(未有圖示)的內(nèi)燃機排氣的能量而旋轉(zhuǎn)，通過軸6，使上述的壓縮器葉輪8旋轉(zhuǎn)。該壓縮器葉輪8被收納于上述的壓縮器外殼2之內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)，從吸氣管11導(dǎo)入空氣，以噴霧器12將這空氣進行壓力變換，然后壓送進內(nèi)燃機的汽缸。
13是設(shè)置在上述壓縮機葉輪8與渦輪機葉輪9之間的軸6上的環(huán)狀轉(zhuǎn)子，由含有稀土類元素的永久磁鐵構(gòu)成，具有圖2所示的徑向方向的3對N-S磁極，在該轉(zhuǎn)子13的外周部，保持有磁場使強力磁力線的方向成為放射狀。再者，圖2中雖然表示出3對的磁極構(gòu)造，但是，也可以造成3對以上的磁極。
強力的永久磁鐵的轉(zhuǎn)子13在其外周部將鈦合金，或部分安定化的鋯、或不銹鋼等的高抗張力薄板制成的增強管14壓入鑲合，以增強其強度，永久磁鐵即使受到由于超高速旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力和振動，也具有充份的作為堅固的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的耐久力。
15是沿上述轉(zhuǎn)子13的外周而設(shè)置，作為高頻用磁心是具有優(yōu)良磁特性的氧鐵體磁心的定子鐵心，定子鐵心15受到由于轉(zhuǎn)子13的永久磁鐵的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的磁通變化，被纏繞于該定子鐵心15上的定子繞組16，就產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。定子繞組16將定子鐵心15作為磁心，進行三相交流繞組，在發(fā)電機作動的時候，將電動勢向外部取出。
發(fā)電機的電動勢E，如果磁通為φ，頻率為f，則可用下式表示。
電動勢E=2π f φ]]>在這式中，π是作為圓周率的常數(shù)，鐵氧體磁心由于其磁通密度比起硅素鋼板的磁特性為劣，所以，將這個磁通密度的劣比率的倒數(shù)乘以頻率f增加交變磁通的頻率，上式的電動勢E就不變。因此，例如果鐵氧體磁心的磁通密度是硅素鋼板的1/3，只需將交變磁場的頻率增加到使用硅素鋼板時的3倍，就可以得到同等的電動勢，所以能實現(xiàn)可以應(yīng)付高速旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機。
在這樣構(gòu)成的本實施例中，接受了由渦形管10所送氣的排氣能量，渦輪機葉輪9就進行高速旋轉(zhuǎn)，使軸6旋轉(zhuǎn)，通過該軸6，使轉(zhuǎn)子13及壓縮器葉輪8旋轉(zhuǎn)。于是，壓縮器葉輪8將由吸氣管11所導(dǎo)入的空氣以噴霧器12以進行壓力變換，然后壓送到內(nèi)燃機的汽缸(未有圖示)，以增加發(fā)動機的輸出。
另一方面，設(shè)置在軸6上的轉(zhuǎn)子13被高速旋轉(zhuǎn)時，使它具有3對以上的N-S磁極的永久磁鐵也旋轉(zhuǎn)，通過這個旋轉(zhuǎn)，使軸6的放射方向的強力多極磁力線的旋轉(zhuǎn)，成為高頻交變磁場，在對向的定子15上設(shè)置的定子繞組16中，產(chǎn)生了交變電動勢。這時，由于定子15的磁心是以功能特性良好的鐵氧體磁心所構(gòu)成，所以由于高頻交變磁場而造成的損失就少，便能夠高效率地把交變磁場變換為電力。
再者，鑲?cè)朕D(zhuǎn)子13的外周的以鈦合金，部分安定化的鋯或不銹鋼等的高抗張力薄板造成的增強管14，對永久磁鐵發(fā)出的磁力線完全沒有影響，所以不會減少電動勢。
如上所述，說明了本實施例的作為發(fā)電機作動，但通過對定子繞組16供給所定頻率的電力，使軸6作為高效率的電動機高速旋轉(zhuǎn)，例如在發(fā)動機轉(zhuǎn)矩減少時使壓縮機葉輪8高速旋轉(zhuǎn)，將增壓氣體送入發(fā)動機以增大發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，這也是可能的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的高速電動-發(fā)動機，將來自設(shè)置在排氣渦輪機的軸上的超高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子永久磁鐵的高頻交變磁場，通過以鐵氧體磁心為磁心的定子繞組而變換為電力，所以，即使在交變磁場的高頻率中也能夠?qū)崿F(xiàn)損耗少的交流旋轉(zhuǎn)電機。
還有，為了彌補鐵氧體磁心所具有的本質(zhì)上的磁通密度所造成的缺點，將轉(zhuǎn)子的永久磁鐵多極化以增加交變磁場的頻率，所以能夠使電動勢增加，獲得效率好的交流旋轉(zhuǎn)電機。在本發(fā)明中，由于在轉(zhuǎn)子的外周，壓入了鈦合金或部分安定化的鋯等的高抗張力薄材料造成的增強管，使轉(zhuǎn)子強化，所以，即使在超高速旋轉(zhuǎn)時，也能夠獲得高效率，具有耐久力的超高速旋轉(zhuǎn)-電動發(fā)電機。
以上只是根據(jù)一實施例，對本發(fā)明加以說明，但是本發(fā)明并不限于實施例所說明的，在本發(fā)明的精神的范圍內(nèi)可以作出種種的變形，這些都不可能從本發(fā)明的范圍中出被排除出去。
權(quán)利要求
1.一種由渦輪機所驅(qū)動的高速電動-發(fā)電機，其特征在于包括設(shè)置在上述渦輪機的軸上的具有三對以上的對磁極的永久磁鐵所構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，沿該轉(zhuǎn)子的外周設(shè)置了由純鐵氧體磁心構(gòu)成的定子鐵心，以及在該定子鐵心上被纏繞的定子繞組。
2.權(quán)利要求
1所述的高速電動-發(fā)電機，其特征是，上述由永久磁鐵構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，在永久磁鐵的外周嵌有由薄材料構(gòu)成的增強管。
專利摘要
由渦輪機驅(qū)動的高速電動-發(fā)電機，由于來自設(shè)置于渦輪機的軸上的轉(zhuǎn)子磁鐵的磁通變化成為高頻率，在對向的定子上使用高頻特性好的鐵氧體磁心以減少高頻損失。同時，為了通過使用鐵氧體磁心以改善由于硅素鋼板而引起的磁通的劣化及導(dǎo)磁率，把轉(zhuǎn)子的磁鐵多極化，使磁通變化頻率增加以增加電動勢。
文檔編號F02B37/00GK86105376SQ86105376
公開日1987年2月25日 申請日期1986年8月29日
發(fā)明者河村英男 申請人:五十齡汽車有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan