[发明专利]高速电动-发电机

说明书

本发明是关于由涡轮机驱动的高速电动-发电机，更详细地说是关于在由地内机的排气能量所驱动的涡轮机的轴上所配置的高速电动-发电机。

利用内燃机的排气所具有的能量以驱动涡轮机，以与这个涡轮机连动的压缩机将空气供给到汽缸内，以提高燃料的燃烧效率的涡轮增压器已被应用于内燃机中。于是，在一个涡轮增压器的回转轴上连接上交流机，在发动机的转矩增加时，及高转矩运转时，将上述的交流机作为电动机运转，在发动机的转矩减少时及低转矩运转时，则将交流机作为发电机运转，以控制电流的频率的内燃机排气涡轮增压装置，在日本实用新型注册申请公开公布，实开昭58-6925号而被提出。可是，一般地使用中的高速旋转发动机的转数的限度是数万转/分，例如，作为2极的旋转电机，当每分3万转时，这个旋转电机的铁心的交变磁场是500Hz，作为铁心的材料，即使使用硅素钢板，铁心的损坏发生也很少，没有什么问题。

但是，像排气涡轮机那样转数为10万至20万RPM时，直接连接于该涡机的旋转电机的交变磁场，其频率在1，000Hz以上，在使用硅素钢板的铁心之中，铁的损毁急剧地增加，产生热损耗，使回转电机的效率急速地下降。

本发明的目的是在于改善上述的问题点，提供即使在与排气涡轮机直接连接的超高速旋转的状态下，也能高速旋转，高效率发电，并有效地回收排气能量的超高速电动-发电机。

本发明是由涡轮机所驱动的高速电动-发电机，是具有设置在上述涡轮机的轴上的三对以上的对磁极的永久磁铁而构成的转子，由设置于该转子的外周的铁氧体磁心而构成的定子铁心，及缠绕在该定子铁心上的定子绕组的高速电动-发电机。

根据本发明的高速电动-发电机，由于是将从配置于涡轮机轴上的高速旋转转子的永久磁铁来的高频交变磁场，通过以铁氧体铁心的定子缠组变换为电力，所以即使在交变磁场的高频时，也能够实现损耗少的交流旋转电机。

还有，根据本发明的高速电动-发电机，为了弥补由于铁氧体磁心所具有的本质的磁通密度所造成的缺点，将转子的永久磁铁多极化以增加交变磁场的频率，所以，能够增加电动势，从而获得高效率的交流旋转电机。

图1是表示根据本发明的高速电动-发电机的一实施例的纵截面图，图2是其转子的横截面图。

以下参照附图对根据本发明的高速电动-发电机的实施例加以详细说明。图1是表示根据本发明的高速电动-发电机的一实施例的纵截面图，图2是其转子的横截面图。

图中，1是涡轮增压器，具有压缩器外壳2、涡轮外壳3及中央外壳4。该中央外壳4在其两端部支承著轴承5，同时具有向该轴承输送机油的润滑油路7。

6是贯通上述中心外壳4而被设置的，支承在上述轴承5上而可以自由转动的支承轴。在其两端装有压缩器叶轮8及涡轮机叶轮9。该涡轮机叶轮9被收纳在上述涡轮外壳3中，接受了由在涡轮外壳3中所形成的涡形管10所送气（未有图示）的内燃机排气的能量而旋转，通过轴6，使上述的压缩器叶轮8旋转。该压缩器叶轮8被收纳于上述的压缩器外壳2之内，通过旋转，从吸气管11导入空气，以喷雾器12将这空气进行压力变换，然后压送进内燃机的汽缸。

13是设置在上述压缩机叶轮8与涡轮机叶轮9之间的轴6上的环状转子，由含有稀土类元素的永久磁铁构成，具有图2所示的径向方向的3对N-S磁极，在该转子13的外周部，保持有磁场使强力磁力线的方向成为放射状。再者，图2中虽然表示出3对的磁极构造，但是，也可以造成3对以上的磁极。

强力的永久磁铁的转子13在其外周部将钛合金，或部分安定化的锆、或不锈钢等的高抗张力薄板制成的增强管14压入镶合，以增强其强度，永久磁铁即使受到由于超高速旋转而产生的离心力和振动，也具有充份的作为坚固的永久磁铁转子的耐久力。

15是沿上述转子13的外周而设置，作为高频用磁心是具有优良磁特性的氧铁体磁心的定子铁心，定子铁心15受到由于转子13的永久磁铁的旋转而产生的磁通变化，被缠绕于该定子铁心15上的定子绕组16，就产生感应电动势。定子绕组16将定子铁心15作为磁心，进行三相交流绕组，在发电机作动的时候，将电动势向外部取出。

发电机的电动势E，如果磁通为φ，频率为f，则可用下式表示。

电动势E＝ 2 π f φ ]]>