一種三角轉子發電系統的製作方法

2024-02-03 16:15:15

本發明涉及內燃機自發電技術領域，尤其涉及一種三角轉子發電系統。

背景技術：

三角轉子發動機作為一種旋轉活塞式四衝程發動機，與傳統的往復活塞式發動機相比，具有質量輕、體積小、運動零部件少、工作平穩、高速性能好等優點。轉子發動機在工作過程中無複雜的傳動機構，且三角轉子始終在缸體同一平面內做單向轉動，在穩定工作時，其轉速可達到3000r/min以上。由於轉子發動機缸體承受著較大的機械負荷與熱負荷，因此缸體必須擁有一定的厚度以保證足夠的強度和剛度，三角轉子目前多採用高強度的合金鑄鐵製成，其內腔通常採用設有加強筋的空心結構，故缸體與轉子在結構上均有很大的改造空間。三角轉子在工作時頂點始終緊貼缸體內壁運動，故其與發動機缸體的距離很小。由此可想到，轉子發動機具備了一些發電的基礎條件。在現有的搭載轉子發動機的動力機械上，用電仍然由發動機偏心軸帶動發電機轉子轉動，從而與定子中的導體線圈作切割磁感線運動來獲得，這也就是常見的車載發電機組的工作原理。整個機組主要由轉子、定子、轉子軸、整流器、端蓋等部分組成。對於一般12V系列發電機，轉子軸轉速大於1800r/min時即可輸出額定電壓。這種供電模式，電力需要通過額外的油耗來獲得，發電機組所佔的空間也很大，此外，在耗電量較大時還會影響發動機的輸出功率，具有很大的優化空間。

因此基於上述條件與問題，有必要設計一種三角轉子發動機的自發電系統，使其在正常工作的同時就能向用電器或電瓶輸出電能。

技術實現要素：

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種三角轉子發電系統，能夠更充分地利用了轉子在運行時的機械能，使轉子發動機在正常工作的同時具有自發電的功能。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種三角轉子發電系統，包括偏心軸、三角轉子、缸體；所述偏心軸上設有偏心圓臺，偏心圓臺上嵌入相互不接觸的兩個環形電刷，偏心圓檯面上有垂直於軸線的連通孔；所述偏心軸中心設有與所述連通孔連通的中心孔；所述中心孔內部固定有與環形電刷連接的第一導線；所述三角轉子內部設有空腔和第一通孔，所述第一通孔位於所述三角轉子的中心，所述空腔與所述第一通孔不相連通，且內部安裝磁軛，所述磁軛上纏繞有轉子繞組；所述三角轉子的第一通孔與所述偏心軸的偏心圓臺間隙配合；所述空腔和第一通孔之間設有導線孔；所述導線孔與第一通孔連通的一端固定有相互不接觸的兩個集電塊；所述導線孔內固定有第二導線，所述第二導線連接轉子繞組和集電塊；所述缸體缸壁內設有槽，所述槽內裝有定子繞組；所述三角轉子安裝在所述缸體內部。

進一步，所述空腔數量為3個並且以軸線均布，所述空腔形狀為近似三角形。

進一步，所述缸體形狀為雙弧外旋輪線。

進一步，所述定子繞組分為兩相四匝，呈中心對稱分布。

進一步，所述槽的形狀為梯形。

進一步，所述中心孔的直徑大小為2mm。

進一步，所述空腔與磁軛之間間隙為3mm。

本發明的有益效果在於：

1.將轉子發動機缸體和三角轉子的結構特點，以及轉子自身運動方式的特點與發電機發電原理相結合，更充分地利用了轉子在運行時的機械能，使轉子發動機在正常工作的同時具有自發電的功能，發電量可觀，可滿足車用電器工作的基本需求。

2.實現了發動機與發電機一體化。省去發電機組後，不但減少了製造成本，更優化了汽車運行機組的空間，結合轉子發動機本身結構簡單零部件少的特點，使得整個系統更加輕便。

附圖說明

圖1為本發明所述三角轉子發電系統的裝配圖。

圖2為本發明所述三角轉子發電系統的裝配爆炸圖。

圖3為本發明所述磁場繞組與集電塊的連接原理圖。

圖4為本發明所述三角轉子和偏心軸裝配剖視圖。

圖中：

1-偏心軸；2-環形電刷；3-磁軛；4-磁場繞組；5-三角轉子；6-空腔；7-缸體；8-槽；9-定子繞組；10-集電塊；11-中心孔；12-導線孔；13-第一導線；14-第二導線；15-第一通孔。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護範圍並不限於此。

結合圖1和圖2所示，一種三角轉子發電系統，包括偏心軸1、三角轉子5、缸體7；所述偏心軸1上設有偏心圓臺，偏心圓臺上嵌入相互不接觸的兩個環形電刷2，偏心圓檯面上有垂直與軸線的連通孔；所述偏心軸1中心設有與所述連通孔連通的中心孔11；所述中心孔11內部固定有第一導線13，並且與環形電刷2連接；所述第一通孔15位於所述三角轉子5的中心，所述空腔6與所述第一通孔15不相連通，且內部安裝磁軛3，所述磁軛3上纏繞有轉子繞組4，磁軛3長度與三角轉子5厚度相同，經發動機的前後端蓋封閉後繞組即可固定在該空腔內；所述三角轉子5的第一通孔15與所述偏心軸1的偏心圓臺間隙配合；所述空腔6和第一通孔15之間設有導線孔12；所述導線孔12與第一通孔15連通的一端固定有集電塊10；所述導線孔12內固定有第二導線14，所述第二導線14連接轉子繞組4和集電塊10；所述缸體7外圈內設有槽8，所述槽8內裝有定子繞組9；所述三角轉子5安裝在所述缸體7內部。

根據電磁感應原理，發電的過程是：在磁場中，運動導體切割磁感線，從而在導體中產生感應電流，最後經整流器整流後輸出平穩的直流電。所以三角轉子發電系統的設計必須遵循電磁感應原理，帶有旋轉磁場以及固定線圈。具體為：

在三角轉子5內部的空腔6中分別固定安裝磁軛3，磁場繞組4環繞在磁軛3上，磁軛3隻起磁力線傳輸作用，普遍採用導磁率比較高的軟鐵。磁場繞組4、磁軛3的布置方式可由不同轉子機型的空腔形狀而確定。根據圖3所示，為了提高效率所述三角轉子5的空腔6數量為3個並且以軸線均布，所述空腔6形狀為近似三角形，所述缸體7形狀為雙弧外旋輪線。集電塊10與磁場繞組4通過第二導線14連接，第二導線14導線固定安裝在導線孔12中。再根據圖4所示，偏心軸1上的偏心圓臺上嵌入環形電刷2，輸入直流電通過第一導線13連接到環形電刷2，再由環形電刷2傳遞給集電塊10，進而將直流電送到磁場繞組4中。磁場繞組4通電後即可產生穩定的磁場。從而當纏繞磁場繞組4的磁軛3跟隨轉子轉動時，定子繞組9相對於磁場運動切割磁感線即可起到發電機轉子的功能。環形電刷2與集電塊10材料分別使用耐磨性、導電性良好的電化石墨和鋼質。定子繞組9嵌裝在缸體7內部的槽8中，繞組分為兩相四匝，同相的線圈按中心對稱分布。缸體7缸壁內設有槽8，所述槽8內裝有定子繞組9，所述定子繞組9可以分為兩相四匝，呈中心對稱分布。槽8的形狀優選為梯形。轉子發動機開始工作後定子繞組9中即產生兩相交流電，通過導線接入專門的整流器整流後得到可利用的直流電。

為了減少三角轉子發電系統的能耗，所述中心孔11大小為2mm，這樣減少所述偏心軸1的高速運轉中不穩定性。

為了方便安裝，所述空腔6與磁軛3之間間隙為3mm。

所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明並不限於上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本發明的保護範圍。