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汽車尾氣渦輪發(fā)電機設計

  一、成果簡介 
  汽車尾氣渦輪發(fā)電機,由設置在汽車發(fā)動機殼體上的渦輪室構(gòu)成,渦輪室內(nèi)設置有渦輪,渦輪設置在渦輪軸上,渦輪室的進氣口與汽車發(fā)動機的排氣出口連通,渦輪軸與發(fā)電機的輸入軸連接,渦輪室的排氣口上連接有消聲器。渦輪室與發(fā)電機之間設置有隔熱板。發(fā)電機的電流輸出端連接有蓄電池。汽車發(fā)動機排出的高溫高壓廢氣首先進入渦輪室,推動渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪軸帶動發(fā)電機的輸入軸轉(zhuǎn)動,發(fā)電機輸出電流。本發(fā)明在汽車發(fā)動機的排氣口和消聲器之間設置了渦輪室,利用渦輪帶動發(fā)電機發(fā)電,可將廢氣中的能量轉(zhuǎn)換為電能供應或儲存,可充分利用能源。 
  汽車尾氣渦輪發(fā)電機裝置能最大程度地利用汽車排氣中蘊含的能量以實現(xiàn)廢氣再利用,其立足于現(xiàn)已達成產(chǎn)業(yè)化、生產(chǎn)條件、技術(shù)已日趨成熟的廢氣渦輪增壓技術(shù),這使得本發(fā)電裝置的設計開發(fā)具有較高的可行性和先進性,采用結(jié)構(gòu)簡單的高速永磁發(fā)電機,適合高轉(zhuǎn)速工作環(huán)境,尾氣的利用得到了大大提高。 
  二、組成 
  汽車發(fā)動機運行臺架1臺 、渦輪1個、渦輪支架1套、高速永磁發(fā)電機一個等。 
  三、功用 
  該設備通過汽車排出的高溫高壓尾氣做動力來推動渦輪旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機發(fā)電彌補了用電設備增多導致發(fā)電機發(fā)電量供應不足的缺陷。 
  汽車尾氣渦輪發(fā)電機提高了發(fā)動機的經(jīng)濟性。 
  四、設計方案 
  我們在廢氣渦輪增壓的基礎上,結(jié)合汽車用電設備的增加、發(fā)電機發(fā)電量得不到滿足、燃油價格的不斷上調(diào)等許多問題,結(jié)合學校和維修企業(yè)實際情況自主研制出來一套較簡單、環(huán)保、廢氣再利用的尾氣渦輪發(fā)電機。確定出最后的設計方案。具體的設計方案如下: 
  1確定汽車尾氣渦輪發(fā)電機的整體構(gòu)造:渦輪機、高速永磁發(fā)電機裝置和連接裝置等。 
  2汽車尾氣渦輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)的設計:考慮到發(fā)動機艙結(jié)構(gòu)緊湊空間小等問題,我們采用了結(jié)構(gòu)緊湊,占據(jù)空間小,無電勵磁繞組,無碳刷滑環(huán)結(jié)構(gòu)的設計。 
  3汽車尾氣渦輪發(fā)電機安裝技術(shù)的設計:軸上安裝有渦輪和永磁轉(zhuǎn)子,渦輪安裝在渦殼中央,通過螺母固定在軸上,渦殼通過螺栓固定在發(fā)動機上,永磁轉(zhuǎn)自為徑向結(jié)構(gòu),由軸、轉(zhuǎn)子鐵芯、永磁體、極靴組成。 
  該渦輪發(fā)電機裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,其實物圖如圖2所示。 
  五、汽車尾氣渦輪發(fā)電機設計的創(chuàng)新點 
  1 提出利用汽車廢氣能量作為此裝置的動力源,帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)使高速永磁發(fā)電機產(chǎn)生電能供蓄電池充電或供車用電器使用的新思路。 
  2 采用結(jié)構(gòu)簡單的高速永磁發(fā)電機,無勵磁電流、無勵磁銅耗、體積小、效率高。 
  3 將渦輪機、永磁發(fā)電機和整流穩(wěn)壓控制器一體化設計,占用空間小、結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 
  參考文獻 
  [1]徐兆坤.汽車發(fā)動機原理[M].北京:清華大學出版社,2010. 
  [2]王維俊.高速發(fā)電機系統(tǒng)理論與技術(shù)[M].北京:科學出版社, 2010.