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汽車尾氣渦輪發電機設計

  一、成果簡介 
  汽車尾氣渦輪發電機,由設置在汽車發動機殼體上的渦輪室構成,渦輪室內設置有渦輪,渦輪設置在渦輪軸上,渦輪室的進氣口與汽車發動機的排氣出口連通,渦輪軸與發電機的輸入軸連接,渦輪室的排氣口上連接有消聲器。渦輪室與發電機之間設置有隔熱板。發電機的電流輸出端連接有蓄電池。汽車發動機排出的高溫高壓廢氣首先進入渦輪室,推動渦輪旋轉,渦輪軸帶動發電機的輸入軸轉動,發電機輸出電流。本發明在汽車發動機的排氣口和消聲器之間設置了渦輪室,利用渦輪帶動發電機發電,可將廢氣中的能量轉換為電能供應或儲存,可充分利用能源。 
  汽車尾氣渦輪發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廢氣再利用,其立足于現已達成產業化、生產條件、技術已日趨成熟的廢氣渦輪增壓技術,這使得本發電裝置的設計開發具有較高的可行性和先進性,采用結構簡單的高速永磁發電機,適合高轉速工作環境,尾氣的利用得到了大大提高。 
  二、組成 
  汽車發動機運行臺架1臺 、渦輪1個、渦輪支架1套、高速永磁發電機一個等。 
  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,帶動發電機發電彌補了用電設備增多導致發電機發電量供應不足的缺陷。 
  汽車尾氣渦輪發電機提高了發動機的經濟性。 
  四、設計方案 
  我們在廢氣渦輪增壓的基礎上,結合汽車用電設備的增加、發電機發電量得不到滿足、燃油價格的不斷上調等許多問題,結合學校和維修企業實際情況自主研制出來一套較簡單、環保、廢氣再利用的尾氣渦輪發電機。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電機的整體構造:渦輪機、高速永磁發電機裝置和連接裝置等。 
  2汽車尾氣渦輪發電機結構的設計:考慮到發動機艙結構緊湊空間小等問題,我們采用了結構緊湊,占據空間小,無電勵磁繞組,無碳刷滑環結構的設計。 
  3汽車尾氣渦輪發電機安裝技術的設計:軸上安裝有渦輪和永磁轉子,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動機上,永磁轉自為徑向結構,由軸、轉子鐵芯、永磁體、極靴組成。 
  該渦輪發電機裝置的內部結構圖如圖1所示,其實物圖如圖2所示。 
  五、汽車尾氣渦輪發電機設計的創新點 
  1 提出利用汽車廢氣能量作為此裝置的動力源,帶動發電機轉子高速旋轉使高速永磁發電機產生電能供蓄電池充電或供車用電器使用的新思路。 
  2 采用結構簡單的高速永磁發電機,無勵磁電流、無勵磁銅耗、體積小、效率高。 
  3 將渦輪機、永磁發電機和整流穩壓控制器一體化設計,占用空間小、結構簡單,易于實現產業化。 
  參考文獻 
  [1]徐兆坤.汽車發動機原理[M].北京:清華大學出版社,2010. 
  [2]王維俊.高速發電機系統理論與技術[M].北京:科學出版社, 2010.



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