CN110410200B - 一种转子发动机与电机一体化的混动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发动机领域，公开了一种转子发动机与电机一体化的混动系统，包括壳体、前端盖和后端盖，壳体内依次设置有发动机缸和电机缸，发动机缸连接前端盖，电机缸连接后端盖；发动机缸内设置有转子发动机，电机缸内设置有电机，转子发动机和电机通过偏心轴共轴连接；发动机缸、电机缸与壳体之间设置有冷却腔，冷却腔环绕发动机缸及电机缸，前端盖上同一位置利用加强筋板分隔出进水口和出水口，进水口和出水口均连通冷却腔；偏心轴的两端分别连接前端盖和后端盖，且偏心轴连接前端盖的一端为偏心轴输出端，输出端穿过前端盖并且能够连接利用机械能驱动的装置。本发明使转子发动机和电机成为一个整体，提高了系统的紧促性，提高了冷却效率的同时还增加了机械能的输出。

Description

一种转子发动机与电机一体化的混动系统
技术领域
本发明属于发动机领域，具体涉及一种转子发动机与电机一体化的混动系统。
背景技术
随着世界人口和经济的增长，对能源的需求量不断增多，世界的能源短缺常常引起国家冲突和战争，温室气体排放导致了大量气候性灾难，环境污染直接影响人类的生存质量，能源和环境问题促使各国研究开发新能源和节能、环保产品。
混合动力系统同时具有发动机和电机两个动力源，在大幅提升动力性能的同时，极大地降低了油耗，是兼顾传统与未来于一身的技术，将节能减排落实到实处，术采用混动技术可以大幅度的降低发动机油耗，提高发动机效率，减少发动机有害物排放。
目前公知的油电混合动力系统，发动机与电机为两个独立系统，而且发动机一般采用传统的往复式发动机，其主要结构是将发动机轴与电机轴，发动机端盖和电机端盖，分别通过机械结构连接组成油电混合动力系统的主机，其结构复杂、体积大、质量大、功率密度相对较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种转子发动机与电机一体化的混动系统，用以解决现有技术中的油电混合动力系统其结构复杂、体积大、质量大、功率密度相对较低等问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种转子发动机与电机一体化的混动系统，包括壳体、前端盖和后端盖，所述壳体内依次设置有发动机缸和电机缸，所述发动机缸连接前端盖，所述电机缸连接后端盖；
所述发动机缸内设置有转子发动机，所述电机缸内设置有电机，所述转子发动机和电机通过偏心轴共轴连接，所述电机包括定子组合和转子组合，所述转子组合固定在偏心轴上，所述定子组合固定在电机缸内且设置在转子组合周围，所述转子发动机包括转子、内相位齿轮和外相位齿轮，所述转子套接在偏心轴上，所述内相位齿轮固定在转子上，所述外相位齿轮固定在前端盖上，所述内相位齿轮和外相位齿轮相互啮合；
所述发动机缸、电机缸与壳体之间设置有冷却腔，所述冷却腔环绕发动机缸及电机缸，所述前端盖上同一位置利用加强筋板分隔出进水口和出水口，所述进水口和出水口均连通冷却腔；
所述偏心轴的两端分别连接前端盖和后端盖，且所述偏心轴连接前端盖的一端为偏心轴输出端，所述输出端穿过前端盖并且能够连接利用机械能驱动的装置。
进一步的，所述偏心轴的输出端设置为法兰连接、花键连接或键槽连接。
进一步的，所述偏心轴上设置有中部固定轴承和后部固定轴承。
进一步的，所述转子组合通过平键连接、花键连接或滚直纹压装的方式固定在偏心轴上。
进一步的，所述前端盖和后端盖上均匀设有加强筋。
进一步的，所述前端盖、后端盖与发动机缸、电机缸连接处均设置止口。
进一步的，所述后端盖通过合箱螺栓与壳体连接。
进一步的，所述电机与转子发动机相近的一侧设置有油封。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点:
(1)本发明使发动机和电机成为一个整体，提高了系统的紧促性；电机在主体结构上取消了独立电机壳体、独立的电机轴、电机前端盖、后端盖以及轴承等零件，电机主体结构只有定子组合和转子组合，进一步减小了整个混合动力系统主机的体积、重量，提高了整个系统功率密度；
(2)本发明采用独有回流方式的转子发动机冷却方式，相比一般转子发动机通过前后端盖、缸体、隔板然后再回到端盖的方式，本发明中冷却水直接在缸体上进行回流，提高了冷却效率。
(3)本发明的偏心轴可以向其他机械能驱动的装置提供机械能，提高了能量利用率。
附图说明
图1是本发明从前端盖中线剖开的半剖图；
图2是本发明的冷却腔示意图；
图3是本发明的止口示意图；
图4是本发明的固定轴承示意图；
图5是本发明的发动机转子连接方式示意图；
图6是本发明的端盖外部加强筋示意图。
图中标号代表：1-壳体、2-前端盖、3-转子、4-外相位齿轮、5-偏心轴、6-油封、7-前端轴瓦、8-内相位齿轮、9-后端盖、10-电机定子、11-转子组合、12-后部固定轴承、13-油封、14-中部固定轴承、15-合箱螺栓。
具体实施方式
以下首先对本发明中出现的技术名词进行解释：
相位齿轮：相位齿轮是转子发动机的重要零件，一般安装在转子和端盖上，用于对转子进行导向，迫使转子沿气缸型面做滚动而不做平动。
内相位齿轮：安装在转子上的相位齿轮。
外相位齿轮：安装在端盖上的相位齿轮。
在本实施例中公开了一种转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，包括壳体1、前端盖2和后端盖9，壳体1内依次设置有发动机缸和电机缸，发动机缸连接前端盖2，电机缸连接后端盖9；
发动机缸内设置有转子发动机，电机缸内设置有电机，转子发动机和电机通过偏心轴5共轴连接，电机包括定子组合10和转子组合11，转子组合11固定在偏心轴5上，定子组合10固定在电机缸内且设置在转子组合11周围，转子发动机包括转子3、内相位齿轮8和外相位齿轮4，转子3套接在偏心轴5上，内相位齿轮8固定在转子3上，外相位齿轮4固定在前端盖2上，内相位齿轮8和外相位齿轮4相互啮合；
发动机缸、电机缸与壳体1之间设置有冷却腔，冷却腔环绕发动机缸及电机缸，前端盖2上同一位置利用加强筋板分隔出进水口和出水口，进水口和出水口均连通冷却腔；冷却腔用于为发动机的机油降温，当润滑油温度高时，靠冷却水降温，发动机启动时，则从冷却水吸收热量使润滑油迅速提高温度，冷却腔还用于为电机换热。
偏心轴5的两端分别连接前端盖2和后端盖9，且偏心轴5连接前端盖2的一端为偏心轴5输出端，输出端穿过前端盖2并且能够连接利用机械能驱动的装置。
转子发动机的运动原理是：转子3的中心绕偏心轴5中心公转的同时，三角转子3本身又绕其中心自转。在三角转子3转动时，以三角转子3中心为中心的内相位齿轮8与以偏心轴5中心为中心的外相位齿轮4啮合，外相位齿轮4固定在缸体上不转动，上述运动关系使得三角转子3顶点的运动轨迹似"8"字形。本系统在工作时，利用转子发动机带动电机旋转，向外传输电能，同时还能通过偏心轴向外输出机械能，大大提高能量利用率。
本发明使发动机和电机成为一个整体，提高了系统的紧促性；电机在主体结构上取消了独立电机壳体、独立的电机轴、电机前端盖、后端盖以及轴承等零件，电机主体结构只有定子组合和转子组合，进一步减小了整个混合动力系统主机的体积、重量，提高了整个系统功率密度；同时相比一般转子发动机通过前后端盖、缸体、隔板然后再回到端盖的方式，本发明中冷却水直接在缸体上进行回流，提高了冷却效率。
具体的，偏心轴5的输出端设置为法兰连接、花键连接或键槽连接，能够拖动多种外部设备同时将机械能传递给其它设备。
具体的，偏心轴5上设置有中部固定轴承14和后部固定轴承12，用于增加稳定性，使电机和转子发动机在工作时不易脱离原来的运动轨道。
具体的，转子组合11通过平键连接、花键连接或滚直纹压装的方式固定在偏心轴5上，发电机转子的固定安装采用多种形式，如图5展示的是采用平键传动，也可以使用花键然后用螺母端面压紧，然后用螺母端面压紧的方式；或者使用滚直纹直接压装的方式，采用这种方式可以节省压紧的螺母，同时使结构更加简单。
具体的，如图6所示，前端盖2和后端盖9上均匀设有加强筋，相比普通的的内部加强筋形式，端盖外部使用均布的加强筋，更能节省空间。
具体的，如图3所示，前端盖2、后端盖9与发动机缸、电机缸连接处均设置止口，止口结构能够对缸体进行加强，以保证强度。
具体的，如图1所示，后端盖9通过合箱螺栓15与壳体1连接，保证连接的稳固。
具体的，如图1所示，电机与转子发动机相近的一侧设置有油封13，防止润滑油渗漏。
本发明安装的步骤如下：
步骤1：将发电机定子、油封、轴承等部件安装在壳体上，然后将发动机转子、发电机转子组合、前端盖、后端盖等组件同时装配成一个整体；
步骤2：将发动机转子组件装在一体化壳体中；
步骤3：从前端盖方向装入偏心轴；
步骤4：安装前端盖组件；
步骤5：将发电机转子组件安装在偏心轴上；
步骤6：安装后端盖组件；
步骤7：安装合箱螺栓及外围的附件。

Claims (6)

1.一种转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，包括壳体（1）、前端盖（2）和后端盖（9），所述壳体（1）内依次设置有发动机缸和电机缸，所述发动机缸连接前端盖（2），所述电机缸连接后端盖（9）；
所述发动机缸内设置有转子发动机，所述电机缸内设置有电机，所述转子发动机和电机通过偏心轴（5）共轴连接，所述电机包括定子组合（10）和转子组合（11），所述转子组合（11）固定在偏心轴（5）上，所述定子组合（10）固定在电机缸内且设置在转子组合（11）周围，所述转子发动机包括转子（3）、内相位齿轮（8）和外相位齿轮（4），所述转子（3）套接在偏心轴（5）上，所述内相位齿轮（8）固定在转子（3）上，所述外相位齿轮（4）固定在前端盖（2）上，所述内相位齿轮（8）和外相位齿轮（4）相互啮合；
所述发动机缸、电机缸与壳体（1）之间设置有冷却腔，所述冷却腔环绕发动机缸及电机缸，所述前端盖（2）上同一位置利用加强筋板分隔出进水口和出水口，所述进水口和出水口均连通冷却腔；
所述偏心轴（5）的两端分别连接前端盖（2）和后端盖（9），且所述偏心轴（5）连接前端盖（2）的一端为偏心轴（5）输出端，所述输出端穿过前端盖（2）并且能够连接利用机械能驱动的装置；
所述偏心轴（5）的输出端设置为法兰连接、花键连接或键槽连接；
所述偏心轴（5）上设置有中部固定轴承（14）和后部固定轴承（12）。
2.如权利要求1所述的转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，所述转子组合（11）通过平键连接、花键连接或滚直纹压装的方式固定在偏心轴（5）上。
3.如权利要求1所述的转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，所述前端盖（2）和后端盖（9）上均匀设有加强筋。
4.如权利要求1所述的转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，所述前端盖（2）、后端盖（9）与发动机缸、电机缸连接处均设置止口。
5.如权利要求1所述的转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，所述后端盖（9）通过合箱螺栓（15）与壳体（1）连接。
6.如权利要求1所述的转子发动机与电机一体化的混动系统，其特征在于，所述电机与转子发动机相近的一侧设置有油封（13）。
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