CN106411087A - 一种三角转子发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种三角转子发电系统，包括偏心轴、三角转子、缸体；所述偏心轴上设有偏心圆台，偏心圆台上嵌入环形电刷，偏心圆台面上有垂直与轴线的连通孔；所述中心孔内部固定有第一导线，并且与环形电刷连接；所述三角转子内部设有空腔和第一通孔，所述空腔内部安装磁轭，所述磁轭上缠绕有转子绕组；所述三角转子的第一通孔与所述偏心轴的偏心圆台间隙配合；所述空腔和第一通孔之间设有导线孔；所述导线孔与第一通孔连通的一端固定有两个不接触集电块；所述导线孔内固定有第二导线，所述第二导线连接转子绕组和集电块；本发明充分地利用了转子在运行时的机械能。使转子发动机在正常工作的同时具有自发电的功能。

Description

一种三角转子发电系统
技术领域
本发明涉及内燃机自发电技术领域，尤其涉及一种三角转子发电系统。
背景技术
三角转子发动机作为一种旋转活塞式四冲程发动机，与传统的往复活塞式发动机相比，具有质量轻、体积小、运动零部件少、工作平稳、高速性能好等优点。转子发动机在工作过程中无复杂的传动机构，且三角转子始终在缸体同一平面内做单向转动，在稳定工作时，其转速可达到3000r/min以上。由于转子发动机缸体承受着较大的机械负荷与热负荷，因此缸体必须拥有一定的厚度以保证足够的强度和刚度，三角转子目前多采用高强度的合金铸铁制成，其内腔通常采用设有加强筋的空心结构，故缸体与转子在结构上均有很大的改造空间。三角转子在工作时顶点始终紧贴缸体内壁运动，故其与发动机缸体的距离很小。由此可想到，转子发动机具备了一些发电的基础条件。在现有的搭载转子发动机的动力机械上，用电仍然由发动机偏心轴带动发电机转子转动，从而与定子中的导体线圈作切割磁感线运动来获得，这也就是常见的车载发电机组的工作原理。整个机组主要由转子、定子、转子轴、整流器、端盖等部分组成。对于一般12V系列发电机，转子轴转速大于1800r/min时即可输出额定电压。这种供电模式，电力需要通过额外的油耗来获得，发电机组所占的空间也很大，此外，在耗电量较大时还会影响发动机的输出功率，具有很大的优化空间。
因此基于上述条件与问题，有必要设计一种三角转子发动机的自发电系统，使其在正常工作的同时就能向用电器或电瓶输出电能。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种三角转子发电系统，能够更充分地利用了转子在运行时的机械能，使转子发动机在正常工作的同时具有自发电的功能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种三角转子发电系统，包括偏心轴、三角转子、缸体；所述偏心轴上设有偏心圆台，偏心圆台上嵌入相互不接触的两个环形电刷，偏心圆台面上有垂直于轴线的连通孔；所述偏心轴中心设有与所述连通孔连通的中心孔；所述中心孔内部固定有与环形电刷连接的第一导线；所述三角转子内部设有空腔和第一通孔，所述第一通孔位于所述三角转子的中心，所述空腔与所述第一通孔不相连通，且内部安装磁轭，所述磁轭上缠绕有转子绕组；所述三角转子的第一通孔与所述偏心轴的偏心圆台间隙配合；所述空腔和第一通孔之间设有导线孔；所述导线孔与第一通孔连通的一端固定有相互不接触的两个集电块；所述导线孔内固定有第二导线，所述第二导线连接转子绕组和集电块；所述缸体缸壁内设有槽，所述槽内装有定子绕组；所述三角转子安装在所述缸体内部。
进一步，所述空腔数量为3个并且以轴线均布，所述空腔形状为近似三角形。
进一步，所述缸体形状为双弧外旋轮线。
进一步，所述定子绕组分为两相四匝，呈中心对称分布。
进一步，所述槽的形状为梯形。
进一步，所述中心孔的直径大小为2mm。
进一步，所述空腔与磁轭之间间隙为3mm。
本发明的有益效果在于：
1.将转子发动机缸体和三角转子的结构特点，以及转子自身运动方式的特点与发电机发电原理相结合，更充分地利用了转子在运行时的机械能，使转子发动机在正常工作的同时具有自发电的功能，发电量可观，可满足车用电器工作的基本需求。
2.实现了发动机与发电机一体化。省去发电机组后，不但减少了制造成本，更优化了汽车运行机组的空间，结合转子发动机本身结构简单零部件少的特点，使得整个系统更加轻便。
附图说明
图1为本发明所述三角转子发电系统的装配图。
图2为本发明所述三角转子发电系统的装配爆炸图。
图3为本发明所述磁场绕组与集电块的连接原理图。
图4为本发明所述三角转子和偏心轴装配剖视图。
图中：
1-偏心轴；2-环形电刷；3-磁轭；4-磁场绕组；5-三角转子；6-空腔；7-缸体；8-槽；9-定子绕组；10-集电块；11-中心孔；12-导线孔；13-第一导线；14-第二导线；15-第一通孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
结合图1和图2所示，一种三角转子发电系统，包括偏心轴1、三角转子5、缸体7；所述偏心轴1上设有偏心圆台，偏心圆台上嵌入相互不接触的两个环形电刷2，偏心圆台面上有垂直与轴线的连通孔；所述偏心轴1中心设有与所述连通孔连通的中心孔11；所述中心孔11内部固定有第一导线13，并且与环形电刷2连接；所述第一通孔15位于所述三角转子5的中心，所述空腔6与所述第一通孔15不相连通，且内部安装磁轭3，所述磁轭3上缠绕有转子绕组4，磁轭3长度与三角转子5厚度相同，经发动机的前后端盖封闭后绕组即可固定在该空腔内；所述三角转子5的第一通孔15与所述偏心轴1的偏心圆台间隙配合；所述空腔6和第一通孔15之间设有导线孔12；所述导线孔12与第一通孔15连通的一端固定有集电块10；所述导线孔12内固定有第二导线14，所述第二导线14连接转子绕组4和集电块10；所述缸体7外圈内设有槽8，所述槽8内装有定子绕组9；所述三角转子5安装在所述缸体7内部。
根据电磁感应原理，发电的过程是：在磁场中，运动导体切割磁感线，从而在导体中产生感应电流，最后经整流器整流后输出平稳的直流电。所以三角转子发电系统的设计必须遵循电磁感应原理，带有旋转磁场以及固定线圈。具体为：
在三角转子5内部的空腔6中分别固定安装磁轭3，磁场绕组4环绕在磁轭3上，磁轭3只起磁力线传输作用，普遍采用导磁率比较高的软铁。磁场绕组4、磁轭3的布置方式可由不同转子机型的空腔形状而确定。根据图3所示，为了提高效率所述三角转子5的空腔6数量为3个并且以轴线均布，所述空腔6形状为近似三角形，所述缸体7形状为双弧外旋轮线。集电块10与磁场绕组4通过第二导线14连接，第二导线14导线固定安装在导线孔12中。再根据图4所示，偏心轴1上的偏心圆台上嵌入环形电刷2，输入直流电通过第一导线13连接到环形电刷2，再由环形电刷2传递给集电块10，进而将直流电送到磁场绕组4中。磁场绕组4通电后即可产生稳定的磁场。从而当缠绕磁场绕组4的磁轭3跟随转子转动时，定子绕组9相对于磁场运动切割磁感线即可起到发电机转子的功能。环形电刷2与集电块10材料分别使用耐磨性、导电性良好的电化石墨和钢质。定子绕组9嵌装在缸体7内部的槽8中，绕组分为两相四匝，同相的线圈按中心对称分布。缸体7缸壁内设有槽8，所述槽8内装有定子绕组9，所述定子绕组9可以分为两相四匝，呈中心对称分布。槽8的形状优选为梯形。转子发动机开始工作后定子绕组9中即产生两相交流电，通过导线接入专门的整流器整流后得到可利用的直流电。
为了减少三角转子发电系统的能耗，所述中心孔11大小为2mm，这样减少所述偏心轴1的高速运转中不稳定性。
为了方便安装，所述空腔6与磁轭3之间间隙为3mm。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种三角转子发电系统，其特征在于，包括偏心轴(1)、三角转子(5)、缸体(7)；
所述偏心轴(1)上设有偏心圆台，偏心圆台上嵌入相互不接触的两个环形电刷(2)，偏心圆台面上有垂直于轴线的连通孔；所述偏心轴(1)中心设有与所述连通孔连通的中心孔(11)；所述中心孔(11)内部固定有与环形电刷(2)连接的第一导线(13)；
所述三角转子(5)内部设有空腔(6)和第一通孔(15)，所述第一通孔(15)位于所述三角转子(5)的中心，所述空腔(6)与所述第一通孔(15)不相连通，且内部安装磁轭(3)，所述磁轭(3)上缠绕有转子绕组(4)；所述三角转子(5)的第一通孔(15)与所述偏心轴(1)的偏心圆台间隙配合；所述空腔(6)和第一通孔(15)之间设有导线孔(12)；所述导线孔(12)与第一通孔(15)连通的一端固定有相互不接触的两个集电块(10)；所述导线孔(12)内固定有第二导线(14)，所述第二导线(14)连接转子绕组(4)和集电块(10)；
所述缸体(7)缸壁内设有槽(8)，所述槽(8)内装有定子绕组(9)；
所述三角转子(5)安装在所述缸体(7)内部。
2.根据权利要求1所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述空腔(6)数量为3个并且以轴线呈中心对称均布，所述空腔(6)形状为近似三角形。
3.根据权利要求1所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述缸体(7)形状为双弧外旋轮线。
4.根据权利要求1所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述定子绕组(9)分为两相四匝，呈中心对称分布。
5.根据权利要求3所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述槽(8)的形状为梯形。
6.根据权利要求1所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述中心孔(11)的直径大小为2mm。
7.根据权利要求1所述的三角转子发电系统，其特征在于，所述空腔(6)与磁轭(3)之间间隙为3mm。
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