CN105375733A

CN105375733A - 一种单缸直线式永磁发电机

Info

Publication number: CN105375733A
Application number: CN201510796022.8A
Authority: CN
Inventors: 李文军; 杨春燕
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2016-03-02

Abstract

本发明是一种单缸直线式永磁发电机，包括机缸、套筒、永磁体组、活塞、线圈组、连杆、偏心轮、输出轴、曲轴，机缸包括机体及机腔，套筒套装在机体内设有的机腔内，永磁体组安装在机体和套筒之间，套筒内装设有活塞，线圈组绕在活塞的一端，并将线圈组固定在活塞上，活塞的另一端与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴连接，两个同向旋转相同大小的偏心轮分别装设在连杆与曲轴连接处的两侧，且曲轴与输入轴连接，输入轴上连接动能输入机构；上述机体为一长方体结构，套筒套装在机体内设有的机腔内；套筒及活塞的结构也是长方体。本发明使绕在活塞上的线圈的长度增加，从而产生更多的电流，且控制简单可靠、响应时间短，采用新型能源、环保节能。

Description

一种单缸直线式永磁发电机

技术领域

本发明是一种单缸直线式永磁发电机，属于单缸直线式永磁发电机的创新技术。

背景技术

世界范围内寻找新能源和新电能输出技术,是人类迫切需要解决和突破的重大科技难题，社会发展的速度越来越快，各种类型的发电机械需求越来越多，传统能源消耗越来越大，故此，寻找新的能源替代产品和节能技术迫在眉睫。

发电机是电能的来源，它转化成其他形式的能量，主要包括普通交流发电机、整体式交流发电机、带泵交流发电机、无刷交流发电机以及永磁体交流发电机等。现有发电机存在的缺点是体积偏大，运用不是很广泛；且结构复杂，制造成本高，故障点比较多，发电效率低，同时，散热效率低下，从而增加线圈的电量消耗。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种体积小，结构简单，成本低，发电效率高，能耗低的单缸直线式永磁发电机。本发明使绕在活塞上的线圈的长度增加，从而产生更多的电流，此外，活塞的结构简单合理、造价低，控制简单可靠、响应时间短，且本发明采用新型能源、环保节能。

本发明的技术方案是：本发明的单缸直线式永磁发电机装置，包括有机缸、套筒、永磁体组、活塞、线圈组、连杆、偏心轮、输出轴、曲轴，机缸包括机体及机腔，机体内设有机腔，套筒套装在机体内设有的机腔内，永磁体组安装在机体和套筒之间，套筒内装设有活塞，线圈组绕在活塞的一端，并将线圈组固定在活塞上，活塞的另一端与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴连接，两个同向旋转相同大小的偏心轮分别装设在连杆与曲轴连接处的两侧，且曲轴与输入轴连接，输入轴上连接动能输入机构；上述机体为一长方体结构，套筒套装在机体内设有的机腔内；套筒的结构也是长方体，活塞的结构也是长方体。

本发明与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1）本发明结构简单，体积小，负载质量小，输出功率增大；

2）本发明机缸和活塞采用长方体的结构，矩形的永磁体磁场分布的效果要比圆柱形的好；

3）本发明与一般的圆柱活塞相比，同截面积的长方体活塞上绕线长度比圆柱长，增加了切割磁感线导线的有效长度，从而提高了发电效率；

4）本发明线圈切割磁感线的方式特别，绕在活塞上的线圈做直线式往复运动，从而切割磁感线产生电流。

5）本发明绕线方式特别，在截面为矩形的活塞上采用串联的方式对线圈绕线，使得在线圈中每一处的电流都相同，线圈的接线头通过连杆孔出来与电流储存器相接，将线圈的接线头固定在连杆上，使得其在反复运动过程中，不会被拉断。

6）本发明在缸体外面的四周采用三菱型散热片来对发动机冷却，三菱型比普通的散热片有更好的散热效果；

7）本发明工艺要求低，成本低：本发明在缸体和套筒上设计了与永磁体相配合的凹槽，用以对永磁体组的固定；本发明对气缸、活塞的制造工艺要求低，成本低。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的单缸直线式永磁发电机装置。

附图说明

图1为本发明单缸直线式发电机的外观图；

图2为本发明机缸主视图图；

图3为本发明机缸俯视图；

图4为本发明活塞结构图；

图5为本发明线圈结构图；

图6为本发明永磁体组主视图；

图7为本发明永磁体组俯视图；

图8为本发明输出轴结构图；

图9为本发明空气滤清罩结构图；

图10为本发明连杆、活塞、曲轴装配图；

图11为本发明机体、永磁体、套筒装配图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1、2、3、4所示，本发明的单缸直线式永磁发电机装置，单缸直线式永磁发电机，其特征在于包括有机缸1、套筒2、永磁体组3、活塞4、线圈组5、连杆6、偏心轮7、输入轴8、曲轴10，机缸1包括机体12及机腔11，机体12内设有机腔11，套筒2套装在机体12内设有的机腔11内，永磁体组3安装在机体1和套筒2之间，套筒2内装设有活塞4，线圈组5绕在活塞4的一端，并将线圈组5固定在活塞4上，活塞4的另一端与连杆6的一端连接，连杆6的另一端与曲轴10连接，两个同向旋转相同大小的偏心轮7分别装设在连杆6与曲轴10连接处的两侧，且曲轴10与输入轴8连接，输入轴8上连接动能输入机构。

本实施例中，上述机体12为一长方体结构，套筒2套装在机体12内设有的机腔11内。套筒2的结构也是长方体，活塞4的结构也是长方体，活塞4的长宽尺寸比套筒的长宽尺寸小5mm，使得其能在套筒2上下往复运动，制造工艺不需要像内燃机的一样要求非常高，从而在成本上也降低了。

本发明机体12、套筒2、活塞4的结构都是长方体，长方体的机腔比相同面积的圆形机腔有了更多的永磁体分布，矩形的永磁体磁场分布的效果要比圆柱形的好，线圈能够切割更多的磁感线，产生更多的电流，这对于单缸来说，是保证发电能力的一个根本。

本实施例中，上述机体12的外侧装设有散热片13。散热片13是三菱型的散热片。在机体12外围四周用三菱型散热片来对发电机冷却，三菱型比普通的散热片具有更好的散热效果，因为当风吹过三菱型散热片之后，表面受到风的面积是最大的，从而散热效果比较好。

本实施例中，上述套筒2的外侧设有安装永磁体组3的凹槽21，机体12的内壁设有与套筒2上设有的凹槽21相配合的凹型，机体12上设有的凹型与套筒2上设有的凹槽21组合在一起与永磁体组3的形状相匹配，永磁体组3固定在机体12的内壁设有的凹型与套筒2的外壁设有的凹槽21之间，使得发电机在运转时，保证了永磁体组不会移动。

本实施例中，上述永磁体组3由16块永磁体块31组成，分布在机体12和套筒2之间，每一个面各有4块，每一块的间隔相等，互相形成对称结构，相结合的夹角为90°。

本实施例中，上述活塞4的一端外侧设有线圈组槽42，线圈组5绕在线圈组槽42上。

本实施例中，上述线圈组5是由若干线圈51串联组成的线圈组。即线圈组5由一组线圈通过串联的方式绕在活塞4设有的线圈组槽42上，线圈组5与活塞4一起在套筒2内上下往复运动。

本实施例中，上述活塞4绕有线圈组5的一端做成空心，减少活塞头的重量。连杆6是一个中间空心的连杆，活塞4和曲轴通过一个中间空心的连杆6来连接，连杆6的中间空心结构主要是为了减少质量。

本实施例中，上述活塞4的另一端设有活塞轴孔43，活塞4通过穿过活塞轴孔43及连杆6的活塞轴41与连杆6相连接。

本实施例中，上述连杆6的另一端通过连杆轴61与曲轴10、输入轴8、偏心轮7连接。由于两个同向旋转相同大小的偏心轮7分别装设在连杆6与曲轴10连接处的两侧，当曲轴10转到180°或者360°时，利用偏心轮7自身的惯性，使曲轴10无间断地继续转动。

本实施例中，上述机体12的端部装设有空气滤清器9，空气滤清罩9上设有沙网91。空气滤清罩9是一个上小下大的结构，空气滤清罩9中打了30个长方形的孔，长方形的孔中分别安装纱网91，以对空气进行滤清。

本实施例中，上述线圈组5设有正负极出线口51；上述输入轴8上设有键槽81。

本发明发动机产生的动能，通过输入轴8上设有的键槽81连接固定输出机构，使得动能通过输入轴8输出。键槽81上可装设齿轮传动机构，齿轮传动机构驱动外接部件。

本实施例中，本发明选择截面为矩形的机缸，具有如下特点：1）对于矩形和圆，当两者面积相同的时候，矩形（正方形为一个特例）的周长要比圆的周长要长。而周长越长，线圈切割磁感线的有效长度就越长。2）底面周长相等的情况下，圆柱桶壁与矩形桶壁的体积谁的大。因为机缸壁体积的大小决定机缸的重量。经计算截面为矩形的机缸的重量要比截面为圆形的机缸的重量轻。综上所述，选择截面为矩形的机缸，不仅可以减轻发电机的重量，同时通过增长导线切割磁感线的有效长度，从而提高发电机的发电效率。

本发明与现有技术相比，具有如下区别：

1）本发明在原理上采用的是线圈在永磁体内切割磁感线，产生电流的原理；一般的发电机由转子和定子构成，本发电机有永磁体的缸体和做直线式往复运动的绕有线圈的活塞组成。

2）本发明线圈切割磁感线的方式特别，有绕在活塞上面的线圈做直线式往复运动，从而切割磁感线产生电流。

3）本发明绕线方式特别：如图4，在截面为矩形的活塞上采用串联的方式对线圈绕线，与传统的圆柱形线圈相比，线圈切割磁感线的有效的长度增加了，从而提高了发电机的发电效率。使得在线圈中每一处的电流都相同。

4）本发明结构特别：本发明结构简单，如图1，很明显可以看得出来，该结构非常简单，制造简单，体积小，负载质量小，输出功率增大，机缸和活塞的质量要比一般圆形机缸小很多；此外，本发明机缸和活塞采用长方体的结构，矩形的永磁体磁场分布的效果要比圆柱形的好，如图2和图3，这种结构对相同面积圆形的机缸有了更多的永磁体分布，矩形的永磁体磁场分布的效果要比圆柱形的好，这对于单缸来说；.如图2，在缸体外面的四周采用三菱型散热片来对发动机冷却，三菱型比普通的散热片具有更好的散热效果，因为当风吹过三菱型散热片之后，表面受到风的面积是最大的，从而散热效果比较好；

5）本发明工艺要求低，成本低：如图9，本发明分布在缸体和套筒上设计了与永磁体相配合的凹型，使得发动机在运转时，保证了永磁体组不会移动；此外，本发明对气缸的制造工艺要求较低，而且省去了很多传统发电机必不可少的装置，对成本大大减少了；

本发明的工作原理如下：一个通过输入轴8输入的旋转动能，输入轴8使曲轴10一起运动，与曲轴10连接的连杆6驱动活塞4在套筒2内作直线式往复运动，同时绕在活塞4上的线圈随着活塞4的运动，来回往复切割磁感线，产生感应电流。同时，由于曲轴10上装设有两个同转向的偏心轮7，在曲轴10转了180°时，由于线圈变成反向切割磁感线，在外力的持续作用下，此时产生反方向的电流，并将产生的电流通过输出电源的正负导线输出。以此往复，发电机源源不断的产生交流电流。

Claims

1.一种单缸直线式永磁发电机，其特征在于包括有机缸、套筒、永磁体组、活塞、线圈组、连杆、偏心轮、输出轴、曲轴，机缸包括机体及机腔，机体内设有机腔，套筒套装在机体内设有的机腔内，永磁体组安装在机体和套筒之间，套筒内装设有活塞，线圈组绕在活塞的一端，并将线圈组固定在活塞上，活塞的另一端与连杆的一端连接，连杆的另一端与曲轴连接，两个同向旋转相同大小的偏心轮分别装设在连杆与曲轴连接处的两侧，且曲轴与输入轴连接，输入轴上连接动能输入机构；上述机体为一长方体结构，套筒套装在机体内设有的机腔内；套筒的结构也是长方体，活塞的结构也是长方体。

2.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述机体的外侧装设有散热片，散热片是三菱型的散热片。

3.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述套筒的外侧设有安装永磁体组的凹槽，机体的内壁设有与套筒上设有的凹槽相配合的凹型，机体设有的凹型与套筒上设有的凹槽组合在一起与永磁体组的形状相匹配，永磁体组固定在机体的内壁设有的凹型与套筒的外壁设有的凹槽之间。

4.根据权利要求1至3所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述永磁体组由16块永磁体块组成，分布在机体和套筒之间，每一个面各有4块，每一块的间隔相等，互相形成对称结构，相结合的夹角为90°。

5.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述活塞的一端外侧设有线圈组槽，线圈组绕在线圈组槽上；上述线圈组是由若干线圈串联组成的线圈组。

6.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述活塞绕有线圈组的一端做成空心，连杆是一个中间空心的连杆。

7.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述活塞的另一端设有活塞轴孔，活塞通过穿过活塞轴孔及连杆的活塞轴与连杆相连接。

8.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述连杆的另一端通过连杆轴与曲轴、输出轴、偏心轮连接。

9.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述机体的端部装设有空气滤清器，空气滤清罩上设有沙网。

10.根据权利要求1所述的单缸直线式永磁发电机，其特征在于上述线圈组设有正负极出线口；上述输出轴上设有键槽。