CN104265449A - 发动机系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发动机系统及汽车，包括发动机本体，所述发动机本体包括机壳和曲轴，所述发动机系统还包括电机，所述电机的定子的一端与所述机壳固定连接，另一端靠近所述电机的转子，所述定子的内周面上设置有多个绕组，所述转子为与所述曲轴连接的飞轮，且所述飞轮的轮轴的外周面上设置有一圈与所述绕组相配合的永磁体，所述永磁体伸入所述定子的圆周内部与所述绕组间隙配合。本发明所述的发动机系统用于汽车。

Description

发动机系统及汽车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种发动机系统及汽车。

背景技术

现有汽车技术中，发动机与发电机通过皮带传动机构传递动力，该皮带传动机构包括发动机上的带轮、发电机上的带轮及传送皮带。发电机作为汽车的主要电源，为汽车电路系统提供电能，现用的汽车发电机多为交流发电机。

一般地，交流发电机沿其轴向依次组装有带轮、风扇、前端盖、定子、转子、后端盖、整流器组件及防护罩。其中，风扇与带轮固定连接，用于发电机的散热；定子和转子位于前端盖与后端盖之间，定子固定于前端盖上，转子与中心轴之间安装有转子轴承，发动机通过皮带传动机构将动力传递给转子；整流器组件与防护罩固定于后端盖上。定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯由硅钢片叠成，该硅钢片的内圈间隔、均匀分布有凹槽，定子绕组的导线镶嵌于该凹槽中；转子上间隔、均匀地嵌入有一圈永磁铁，该永磁铁位于定子铁芯内，用于产生旋转磁场，转子转动时，定子相对于转子静止不动，永磁体的磁力线切割定子绕组产生交变电流；整流器组件包括整流器和连接组件，定子结合转子产生的交变电流，通过连接组件输送到整流器内，整流器将交变电流转变成可供汽车电器直接使用的直流电。

现有技术存在如下问题：汽车的发动机与发电机之间通过皮带传动机构传递动力，传动过程中会存在一些不稳定因素，例如传动皮带过松容易打滑，皮带过紧容易损坏传送皮带及转子轴承，或者皮带本身磨损使传动失效等，这些因素会导致传动过程的不稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机系统及汽车，以解决汽车发动机与发电机之间传动稳定性较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机系统，包括发动机本体，所述发动机本体包括机壳和曲轴，所述发动机系统还包括电机，所述电机的定子的一端与所述机壳固定连接，另一端靠近所述电机的转子，所述定子的内周面上设置有多个绕组，所述转子为与所述曲轴连接的飞轮，且所述飞轮的轮轴的外周面上设置有一圈与所述绕组相配合的永磁体，所述永磁体伸入所述定子的圆周内部与所述绕组间隙配合。

进一步的，所述电机的定子为空心柱状结构，所述空心柱状结构靠近所述转子的一端为开口，靠近所述机壳的一端设置有盖体和端盖；

所述盖体上开设有进水口和出水口，以及与所述进水口和所述出水口相连的水道；

所述端盖固定在所述盖体上且开设有与所述进水口和所述出水口对应的通孔，所述通孔用于连通水循环系统的注水口与所述进水口，以及连通所述水循环系统的回水口和所述出水口。

进一步的，所述盖体内部为中空结构，所述水道设置在所述盖体内部。

进一步的，所述盖体靠近所述机壳的表面上开设有凹槽，将所述端盖固定在所述盖体后，所述端盖和所述凹槽相配合形成所述水道。

进一步的，所述飞轮的齿轮圈与所述发动机本体的启动系中的传动齿轮相啮合。

进一步的，所述定子的外周面设置有多个定子固定孔，所述定子通过定子螺栓和所述定子固定孔与所述机壳连接。

进一步的，所述飞轮的轮轴上在轴向方向上开设有多个转子固定孔，所述飞轮通过飞轮螺栓和所述转子固定孔与所述曲轴连接。

进一步的，所述发动机系统还包括整流器，所述整流器与所述定子内部的所述绕组电连接。

一种汽车，设置有如上所述的发动机系统。

相对于现有技术，本发明所述的发动机系统及汽车具有以下优势：

本发明所述的发动机系统及汽车，将现有发动机作为本发明中的发动机本体，在所述发动机本体上组装有电机，该电机的定子的一端与发动机本体上的机壳固定连接、另一端靠近电机的转子，定子的内周面上设置有多个绕组，转子为与发动机本体上的曲轴连接的飞轮，且该飞轮的轮轴的外周面上设置有一圈与定子的绕组相配合的永磁体，永磁体伸入定子的圆周内部与绕组间隙配合，发动机正常发动之后，曲轴转动，转子同步于曲轴旋转，而定子固定于机壳上，相对于转子静止不动，因此，转子上的永磁体的磁力线切割定子上的绕组产生交变电流。现有技术中，发电机作为汽车的主要电源，独立于发动机，发电机与发动机通过皮带传动机构传递动力，传动过程中会存在一些不稳定因素，例如传动皮带过松容易打滑，皮带过紧容易损坏传送皮带及转子轴承，或者皮带本身磨损使传动失效等，这些因素会导致传动过程的不稳定性。与现有技术相较，本发明将发动机的转子安装在曲轴上，由发动机的曲轴直接带动转子转动发电，传递动力的路径更加直接，且传递精度得到很大提高，能够增加发动机本体与电机的传动平稳性，减少传递过程中的能量损失，无需设置皮带传动机构，防止由于使用皮带导致的一系列问题的出现；并且，在发动机的飞轮上安装永磁铁，将飞轮作为电机的转子，能够提高发动机位置的空间利用率，同时能够提高设备的集成度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的发动机系统的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的发动机系统的同轴立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的定子的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的定子的端面示意图；

图5为本发明实施例提供的定子的盖体处的端面剖视图。

附图标记说明：

1-发动机本体，11-机壳，12-曲轴，2-定子，21-绕组，22-盖体，22a-进水口，22b-出水口，22c-进水水道，22d-回水水道，23-端盖，24-定子固定孔，25-定子螺栓，3-转子(飞轮)，31-永磁铁，32-转子固定孔，33-飞轮螺栓，4-整流器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

另外，在本发明的实施例中所提到的飞轮，是指转子3。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1所示，本发明提供的一种发动机系统，包括发动机本体1，发动机本体1包括机壳11和曲轴12，发动机系统还包括电机，电机的定子2的一端与机壳11固定连接，另一端靠近电机的转子3，定子2的内周面上设置有多个绕组21，转子3为与曲轴12连接的飞轮，且飞轮的轮轴的外周面上设置有一圈与绕组21相配合的永磁体，永磁体伸入定子2的圆周内部与绕组21间隙配合。

本发明提供的发动机系统，将现有发动机作为本发明中的发动机本体1，在发动机本体1上组装有电机，该电机的定子2的一端与发动机本体1上的机壳11固定连接、另一端靠近电机的转子3，定子2的内周面上设置有多个绕组21，转子3为与发动机本体1上的曲轴12连接的飞轮3，且该飞轮3的轮轴的外周面上设置有一圈与定子2的绕组21相配合的永磁体，永磁体伸入定子2的圆周内部与绕组21间隙配合，发动机正常发动之后，曲轴12转动，转子3同步于曲轴12旋转，而定子2固定于机壳11上，相对于转子3静止不动，因此，转子3上的永磁体的磁力线切割定子2上的绕组21产生交变电流。现有技术中，发电机作为汽车的主要电源，独立于发动机，发电机与发动机通过皮带传动机构传递动力，传动过程中会存在一些不稳定因素，例如传动皮带过松容易打滑，皮带过紧容易损坏传送皮带及转子3轴承，或者皮带本身磨损使传动失效等，这些因素会导致传动过程的不稳定性。与现有技术相较，本发明将发动机的转子3安装在曲轴12上，由发动机的曲轴12直接带动转子3转动发电，传递动力的路径更加直接，且传递精度得到很大提高，能够增加发动机本体1与电机的传动平稳性，减少传递过程中的能量损失，无需设置皮带传动机构，防止由于使用皮带导致的一系列问题的出现；并且，在发动机的飞轮3上安装永磁铁31，将飞轮3作为电机的转子3，能够提高发动机位置的空间利用率，同时能够提高设备的集成度。

参照图1和图2所示，电机的定子2为空心柱状结构，空心柱状结构靠近转子3的一端为开口，绕组21设置于该开口的内周上，转子3上的永磁铁31伸入该开口内，永磁铁31平行于该绕组21，并与绕组21间隔一定距离，转子3随曲轴12转动时，定子2固定于机壳11上，永磁铁31切割绕组21产生交变电流；空心柱状结构靠近机壳11的一端设置有盖体22和端盖23，电机中，永磁铁31与绕组21重叠的部位温度最高，盖体22的设置是便于能够在盖体22上设置冷却水道，以降低定子2的温度。

具体地，参照图4和图5所示，盖体22上开设有进水口22a和出水口22b，以及与进水口22a和出水口22b相连的水道，水道包括进水水道22c和回水水道22d，进水水道22c的一端与进水口22a连通、另一端与回水水道22d连通，回水水道22d的一端与进水水道22c连通、另一端与出水口22b连通；端盖23固定在盖体22上且开设有与进水口22a和出水口22b对应的通孔，通孔用于连通水循环系统的注水口与进水口22a，以及连通水循环系统的回水口和出水口22b，如此，发动机的水循环系统的冷却水经过注水口、进水口22a进入进水水道22c，经过进水水道22c到回水水道22d，最终由出水口22b、回水口返回发动机的水循环系统。其中，参照图5所示，进水水道22c设置于盖体22上靠近圆心的一侧，回水水道22d设置于盖体22上靠近圆周的一侧，回水水道22d在与进水水道22c连通的一端分支，其分支分别沿盖体22的圆周延伸，同时到达出水口22b，从进水水道22c进入的冷却水，经过进水水道22c与回水水道22d的连接处时，分为两支，两支冷却水沿回水水道22d的两个分支运行，同时到达出水口22b，相较于一支冷却水沿盖体22的圆周运行一周才到达出水口22b的设置形式，该回水水道22d的分支式设计，显著提高冷却水对定子2的冷却效率。

优选的，回水水道22d在盖体22上的厚度、即回水水道22d本身的宽度可大于进水水道22c的宽度，能够使通过的冷却水量较大，可提高冷却水对定子的冷却效率。

为了实现上述的冷却方式，在一种实施方式中，盖体22内部为中空结构，水道设置在盖体22内部，即进水水道22c与回水水道22d均设置于盖体22内部，与进水水道22c连通的进水口22a、与回水水道22d连通的出水口22b，可分别通过端盖23上的通孔与发动机的水循环系统连通，或者，可通过耐高温的橡胶管连通盖体22上的进水口22a与水循环系统的注水口、盖体22上的出水口22b与水循环系统的回水口。

需要说明的是，此处并不对进水水道22c、回水水道22d与水循环系统连通的具体方式进行限定，凡是能够实现进水水道22c、回水水道22d与水循环系统连通的方式，均视为本发明的连通方式。

为了实现上述的冷却方式，在另一种实施方式中，盖体22靠近机壳11的表面上开设有凹槽，将端盖23固定在盖体22后，端盖23和凹槽相配合形成水道，即进水水道22c与回水水道22d均设置于盖体22的表面上，端盖23可通过螺栓固定于盖体22的表面上，则端盖23与盖体22密封形成进水水道22c与回水水道22d，与进水水道22c连通的进水口22a、与回水水道22d连通的出水口22b，通过端盖23上的通孔与发动机的水循环系统连通。

在其他的实施例中，将进水水道22c设置于盖体22内、回水水道22d设置于盖体22表面，或者，将进水水道22c设置于盖体22表面、回水水道22d设置于盖体22中，此两种方式均能够实现对定子2的冷却。

需要说明的是，此处并不对盖体22上的水道的形状及位置作具体限定，凡是通过在盖体22上设置水道以冷却定子2的方式，均视为本发明的冷却方式。

进一步地，飞轮3的齿轮圈与发动机本体1的启动系中的传动齿轮相啮合，即转子3的齿轮圈与发动机本体1的启动系中的传动齿轮相啮合。在汽车启动时，发动机本体1的启动系的传动齿轮带动转子3的齿轮圈转动，曲轴12同步于齿轮圈转动，曲轴12带动活塞运动，实现汽车的启动。汽车启动后，发动机本体1自行运作，转子3随曲轴12同步转动，实现发动机系统的发电功能。

进一步的，参照图1至图3所示，定子2的外周面设置有多个定子2固定孔，定子2通过定子2螺栓和定子2固定孔与机壳11连接；飞轮3的轮轴上在轴向方向上开设有多个转子3固定孔，飞轮3通过飞轮3螺栓和转子3固定孔与曲轴12连接，电机的定子2、转子3均固定于发动机本体1上，而定子2与转子3相互配合，使发动机系统具备发电功能，汽车运行中，发动机系统不仅是汽车的动力源，也是汽车的主要电源，提高汽车的动力源与主要电源的集成度。

进一步的，参照图1所示，发动机系统还包括整流器4，整流器4与定子2内部的绕组21电连接，整流器4的作用是将永磁铁31切割绕组21产生交变电流变为汽车其他电器能够使用的直流电。

本发明还提供一种汽车，设置有上述的发动机系统。

相对于现有技术，本发明的发动机具有以下优势：

本发明的发动机系统，将现有发动机作为本发明中的发动机本体1，在发动机本体1上组装有电机，该电机的定子2的一端与发动机本体1上的机壳11固定连接、另一端靠近电机的转子3，定子2的内周面上设置有多个绕组21，转子3为与发动机本体1上的曲轴12连接的飞轮3，且该飞轮3的轮轴的外周面上设置有一圈与定子2的绕组21相配合的永磁体，永磁体伸入定子2的圆周内部与绕组21间隙配合，发动机正常发动之后，曲轴12旋转，转子3同步于曲轴12旋转，而定子2相对于转子3静止不动，转子3上的永磁体的磁力线切割定子2上的绕组21产生交变电流。现有技术中，发电机作为汽车的主要电源，独立于发动机，发电机与发动机通过皮带传动机构传递动力，传动过程中会存在一些不稳定因素，例如传动皮带过松容易打滑，皮带过紧容易损坏传送皮带及转子3轴承，或者皮带本身磨损使传动失效等，这些因素会导致传动过程的不稳定性。与现有技术相较，本发明将发动机的转子3安装在曲轴12上，由发动机的曲轴12直接带动转子3转动发电，传递动力的路径更加直接，且传递精度得到很大提高，能够增加发动机本体1与电机的传动平稳性，减少传递过程中的能量损失，无需设置皮带传动机构，防止由于使用皮带导致的一系列问题的出现；并且，在发动机的飞轮3上安装永磁铁31，将飞轮3作为电机的转子3，能够提高发动机位置的空间利用率，同时能够提高设备的集成度。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发动机系统，包括发动机本体(1)，所述发动机本体(1)包括机壳(11)和曲轴(12)，其特征在于，所述发动机系统还包括电机，

所述电机的定子(2)的一端与所述机壳(11)固定连接，另一端靠近所述电机的转子(3)，所述定子(2)的内周面上设置有多个绕组(21)；

所述转子(3)为与所述曲轴(12)连接的飞轮，且所述飞轮的轮轴的外周面上设置有一圈与所述绕组(21)相配合的永磁体(31)，所述永磁体(31)伸入所述定子(2)的圆周内部与所述绕组(21)间隙配合。

2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述电机的定子(2)为空心柱状结构，所述空心柱状结构靠近所述转子(3)的一端为开口，靠近所述机壳(11)的一端设置有盖体(22)和端盖(23)；

所述盖体上开设有进水口(22a)和出水口(22b)，以及与所述进水口(22a)和所述出水口(22b)相连的水道；

所述端盖(23)固定在所述盖体(22)上且开设有与所述进水口(22a)和所述出水口(22b)对应的通孔，所述通孔用于连通水循环系统的注水口与所述进水口(22a)，以及连通所述水循环系统的回水口和所述出水口(22b)。

3.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，所述盖体(22)内部为中空结构，所述水道设置在所述盖体(22)内部。

4.根据权利要求2所述的发动机系统，其特征在于，所述盖体(22)靠近所述机壳(11)的表面上开设有凹槽，将所述端盖(23)固定在所述盖体(22)后，所述端盖(23)和所述凹槽相配合形成所述水道。

5.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述飞轮的齿轮圈与所述发动机本体的启动系中的传动齿轮相啮合。

6.根据权利要求1-5任一项所述的发动机系统，其特征在于，所述定子(2)的外周面设置有多个定子固定孔(24)，所述定子(2)通过定子螺栓(25)和所述定子固定孔(24)与所述机壳(11)连接。

7.根据权利要求1-5任一项所述的发动机系统，其特征在于，所述飞轮的轮轴上在轴向方向上开设有多个转子固定孔(32)，所述飞轮通过飞轮螺栓(33)和所述转子固定孔(32)与所述曲轴(12)连接。

8.根据权利要求1-5任一项所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机系统还包括整流器(4)，所述整流器(4)与所述定子(2)内部的所述绕组(21)电连接。

9.一种汽车，其特征在于，所述汽车设置有如权利要求1-8任一项所述的发动机系统。