微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器的启动发 电装置 技术领域

本发明涉及一种启动发电装置， 特别是微型涡轮喷气发动机或发动机涡轮 增压器的启动发电装置。 背景技术

目前， 微型涡轮喷气发动机的启动主要采用专用有刷 的启动电动机， 包括 了永磁转子、 定子、 定子线圈、 轴及轴承等， 通常安装于涡轮喷气发动机前面。 发明内容

但在使用中存在如下问题： 启动电流大、 对电源容量要求大、 只在启动过 程中使用， 发动机启动后， 启动电动机就不再工作， 并因安装在发动机叶轮前 面从而阻碍空气的吸入， 影响了涡喷燃烧效率； 另外， 现有发动机的涡轮增压 器是利用发动机排出的废气为动力， 推动涡轮带动叶轮将空气压进发动机， 以 达到提高发动机燃烧效率的目的， 但只在发动机启动后才开始工作， 而在发动 机起动前涡轮增压器是没有动力的， 起不到压气作用， 在发动机启动过程中涡 轮增压器并不起作用， 特别是柴油发动机低温启动时， 不能对启动过程提供帮 助； 再者， 目前混合动力汽车还没有利用发动机废气发电 自充电装置。

为了解决上述的问题， 本发明公开了一种微型涡轮喷气发动机或涡轮 增压 器的启动发电装置， 旨在提供一种结构简单、 提高能效、 兼作启动和发电的装 置。

本发明采用的技术方案是： 在现有包括永磁转子和定子线圈的无刷电机原 理基础上， 利用微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器原机的 转轴及叶轮， 将电机 的永磁转子和定子线圈的安装位置， 设置于微型涡轮喷气发动机或涡轮增压器 随转轴转动的叶轮内侧， 将永磁转子与微型涡轮喷气发动机或涡轮增压 器的转 轴固定连接并随转轴转动， 将定子线圈固定在微型涡轮喷气发动机的扩压 器或 涡轮增压器的压气机后盖板上， 所述永磁转子和定子线圈与叶轮以转轴同轴安 装；

将永磁转子固定在该叶轮上， 与叶轮一同随轴转动； ， 进一歩， 在所述叶轮内侧设有与永磁转子形状相适应的 凹槽， 永磁转子置 于该凹槽， 从而使永磁转子嵌入叶轮内固定；

进一歩的， 所述永磁转子可为盘式结构的转子， 所述定子线圈可为盘式定 子线圈；

再进一歩还可， 将所述永磁转子固定在导磁体上， 并一同嵌入叶轮内； 所 述盘式定子线圈固定在定子安装基板， 该定子安装基板固定在微型涡轮喷气发 动机的扩压器或涡轮增压器的压气机后盖板上 ；

另外还可， 在所述微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增 压器的压气机后 盖板上设置与所述永磁转子形状相适应、 永磁转子置于其中可转动的凹槽， 将 所述永磁转子置于该凹槽内并与转轴固定。

最好， 该启动发电装置包括从启动工作自动转换为发 电工作的自动转换装 置。

由于本发明改变现有微型涡喷启动机电机的安 装位置， 整体缩短了发动机 长度， 且电机不再阻挡空气的进入、 使涡喷发动机燃烧效率增加、 提高了推重 比、 减少了空间占用。 电机安装位置隐蔽， 不易损坏， 在此位置， 电机永磁转 子可为盘式结构， 所述定子线圈可为盘式定子线圈。 还能得到强制风冷， 从而 发电效率增加、 寿命延长； 再加上电机安装在原机的转轴上， 利用了原机的轴 承， 省去了电机轴承， 结构简单可靠， 因而也解决了高速电机轴承易损坏的难 题。 本发明的电机兼作启动电机和发电机， 启动后的电动机变成了发电机一机 两用， 解决了以前电机启动后就不再工作浪费资源的 不足； 无刷永磁直流电机 的应用可降低启动电流， 减小了涡喷发动机系统的启动电源的容量， 减少了蓄 电池重量， 从而增加了推重比， 提高了能效， 且发电后的电力充沛， 可使涡喷 导弹的雷达探测更远、 能够提前预警、 无人飞机续航能力更远。

本发明应用在涡轮增压器上时， 为发动机增加了电动和发电功能， 使发动 机起动前涡轮增压器就有动力， 启动时涡轮增压器可将空气压缩进入发动机， 启动不再困难， 特别是柴油发动机低温时， 提高了能效， 还可提高排放的标准。 本发明也特别适合应用于混合动力汽车发动机 废气的能量回收自充电， 利用涡 轮增压器发动机废气的推动， 电机发电可给蓄电池充电， 这样就可增加电动汽 车的行驶里程， 提高了能效， 对于节能减排就有了重要的推广价值。 ， 图 1是本发明的一种安装方式轴向剖视示意图；

图 2是本发明的另一种安装方式轴向剖视示意图� �

图中标记分别表示： 1一叶轮， 2—导磁体， 3—永磁转子， 4一盘式定子线 圈， 5—定子安装基板， 6—涡喷发动机的扩压器或涡轮增压器压气机� �盖板， 7 一转轴， 8—锁紧螺母；

图 3是本发明的启动发电电路原理图； 以及

图 4是在图 2所示实施例的基础上做出的本发明的优选实� �例的示意图。 具体实施方式

下面， 结合附图和具体实施例对本发明作进一歩的说 明。

在本发明实施中， 如附图 1 所示， 电机的永磁转子、 定子线圈安装在微型 涡喷发动机或涡轮增压器上的叶轮 1 内侧， 将永磁转子 3与导磁体 2同时固定 到叶轮 1 内侧， 也可在叶轮 1 内侧开设与永磁转子 3形状相适应的凹槽， 再将 永磁转子 3与导磁体 2置于该凹槽内嵌入叶轮 1固定； 将盘式定子线圈 4固定 到定子安装基板 5上， 再将定子安装基板 5， 也可不用基板直接将定子线圈固定 到涡喷发动机的扩压器或涡轮增压器压气机后 盖板 6上， 盘式定子线圈 4与永 磁转子 3相对应， 将叶轮 1、永磁转子 3和盘式定子线圈 4以原机转轴 7为轴同 轴安装， 用原机上的锁紧螺母 8紧固， 使得定子线圈 4与永磁转子 3彼此有必 要的间隙地设置。

本发明的永磁转子另一种安装方式， 如图 2所示， 永磁转子 3还可安装在 微型涡轮喷气发动机的扩压器或涡轮增压器的 压气机后盖板 6上设置的凹槽内， 该凹槽与所述永磁转子形状相适应、 永磁转子置于其中可转动， 将所述永磁转 子置于该凹槽内并与转轴固定； 同时在叶轮 1上加装导磁体 2， 其它与前述的实 施例相同。

如图 3， 将定子线圈 La、 Lb、 Lc接入电路中， 由继电器 J1吸合、 断开， 使 转换触点开关 Jl-0、 Jl-1、 Jl-2、 J1-3接通驱动电路或发电电路， 使电机在启动、 发电两种工作状态之间转换。 使用时， 闭合电源开关 K， 按动启动按钮开关 AN 导通， 继电器 J1工作吸合， 使转换触点开关 J1-0闭合， 接通电源给无刷直流电 机驱动器 B供电， 同时转换触点开关 Jl-1、 Jl-2、 J1-3接通驱动电路， 为线圈 La、 Lc、 Lb供电， 电机处于电动运行工作状态， 主动转动， 微型涡轮喷气发动 ， 机或发动机涡轮增压器启动； 发动机启动后放开启动按钮开关 AN， 继电器 J1断 开， 转换触点开关 J1-0复位， 断开无刷直流电机驱动器的供电电路， 同时转换 触点开关 Jl-1、 Jl-2、 J1-3也复位， 使定子线圈 La、 Lb、 Lc接通整流稳压器 U， 发动机启动产生动力， 叶轮的转数提高， 电机转为发电运行工作状态， 被动转 动， 同时发出电力， 发电电路开始工作， 由于发动机启动后发电机的转速大于 启动转速， 发电电压也大于供电电压， 通过整流稳压电路， 电路输出直流通过 二极管 D给蓄电池充电， 同时给用电系统供电。

如图 4所示， 在叶轮 1的导磁体 2上设置了永磁转子 3， 该永磁转子 3与后 盖板 6的导磁体 2上的永磁转子 3对应。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例， 并非因此局限本发明的专利范围， 故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等 效结构变化， 均包含于本发明的 保护范围。