CN110676999A - 一种双转子内燃机发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于发电设备技术领域，具体涉及一种双转子内燃机发电机,其主体结构包括吊环、底座、定子外壳、定子外壳端盖、控制箱、外转子外壳、外转子左端盖、外转子右端盖、绕组、内转子、转子轴、连接法兰、内轴承、外轴承、集电环组件和行星齿轮机构；所述行星齿轮机构包括行星架轴、行星齿轮、太阳齿轮、内齿圈和齿轮端盖；本发明利用行星齿轮传动机构，内外转子向相反方向转动，在占用空间较小的情况下实现了低转速输入高功率输出，易于制造和安装，应用环境友好。

Description

一种双转子内燃机发电机
技术领域：
本发明属于发电设备技术领域，具体涉及一种双转子内燃机发电机，利用绕组转子和磁铁转子的反向旋转，提高发电效率。
背景技术：
发电机发电原理是利用外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动，并不断切割磁感线，产生感应电动势，输出电力。传统的发电设备一般为定子固定，转子相对定子旋转，在转速较低时为了提高发电功率通常使用齿轮传动来增加转速，其在转速较低时发电效率低，但由于传动机构占用空间，在发电机的空间受限时该方法无法实现。为了提高发电机的发电效率，人们研发出了双转子发电机。双转子发电机的绕组和磁铁同时向相反方向转动，提高了发电的效率。
现有技术中，申请号为200620167795.6的实用新型专利，公开了一种双转子发电机，外壳(1)对机体起支撑、保护作用并固定机体，通过轴承(8)与副转子(2)相连。副转子(2)由线圈(12)组成，通过副动力轴(6)与副动力轮(4)连接，在外力的作用下与主转子(3)反向运动。主转子(3)由磁体(11)组成，通过主动力轴(9)与主动力轮(10)连接，在外力的作用下与副转子(2)形成反向运动。主转子(3)与副转子(2)通过轴承(8)相连。输出导线(7)与线圈(12)连接并与电刷(5)相连，输出电流。申请号为201520640863.5的实用新型专利，公开了一种垂直轴双转子发电机，包括发电机轴、内转子组件、外转子组件和集电环组件，其中，发电机轴垂直设置，下端转动设置在圆筒状的基座内；内转子组件包括固定在发电机轴上的绕组，外转子组件包括转动设置在发电机轴上的机壳和固定在机壳内壁上的磁铁，磁铁环绕绕组设置，发电机轴和机壳上分别设有转向相反的内、外转子驱动装置；集电环组件包括导电环、电刷和电刷固定架，导电环固定在基座的外圆周面上且与绕组电连接，电刷设置在电刷固定架上且与导电环匹配连接。上述专利可实现绕组和磁铁反向转动，提高发电功率，但上述专利均使用两个反向相反的动力源，其无法解决只有一个低转速动力源时发电功率的问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，针对常规发电机低转速下发电效率低，现有双转子发电机无法应用于一个低转速动力源的问题，在能够批量生产制造，结构合理，成本低廉的条件下，寻求设计一种双转子内燃机发电机，可与内燃机共同组成内燃机发电机组。
为了实现上述目的，本发明涉及的双转子内燃机发电机，其主体结构包括吊环、底座、定子外壳、定子外壳端盖、控制箱、外转子外壳、外转子左端盖、外转子右端盖、绕组、内转子、转子轴、连接法兰、内轴承、外轴承、集电环组件和行星齿轮机构；定子外壳左侧与定子外壳端盖通过螺栓固定连接，右侧与内燃机连接，吊环焊接式固定设置在定子外壳的上方，用于吊装使用，底座设置在定子外壳的下方，控制箱设置在定子外壳上；在定子外壳的内部，圆筒状的外转子外壳与外转子左端盖、外转子右端盖固定连接，绕组设置在绕组转子外壳的内部；内转子固定设置在外转子外壳内部的转子轴上，内转子位置与绕组相对；转子轴与外转子左端盖通过行星齿轮机构传递动力，所述行星齿轮机构包括行星架轴、行星齿轮、太阳齿轮、内齿圈和齿轮端盖，行星架轴左侧固定在定子外壳端盖的内部中央，行星架的右侧转动式设置有四个行星齿轮，太阳齿轮固定套装在转子轴上，与四个行星齿轮相啮合；内齿圈设置在外转子左端盖的中心开孔处，内齿圈与行星齿轮的另一侧相啮合；齿轮端盖固定设置在行星架轴的右侧，防止油污飞溅；外转子左端盖与行星架轴通过外轴承转动式连接。
本发明涉及的外转子右端盖中心设有开孔，转子轴的一端进入外转子外壳的内部，通过内轴承与行星架轴转动式连接，转子轴的另一端伸出外转子右端盖外，与连接法兰固定连接。
本发明所述双转子内燃机发电机还包括外壳右端盖和双层轴承，外壳右端盖固定设置在定子外壳的右侧；双层轴承由外圈、内圈、法兰中套、球体、螺纹孔和止口构成，外圈与法兰中套之间设置有一组球体，法兰中套与内圈之间设置有一组球体，使外圈、内圈与法兰中套两两之间均能相对旋转运动；法兰中套的外侧设置有一圈止口，法兰中套上围绕轴心均匀设置有多个螺纹孔；双层轴承的内圈与转子轴固定连接，外圈外侧与双层轴承外壳端盖固定连接，外转子右端盖与法兰中套固定连接，止口与外转子右端盖上的凸起结构相对应，用于定位保证双层轴承与外转子右端盖的同轴度。
本发明涉及的外转子右端盖的一端为端盖状另一端为轴状，外转子右端盖的端盖状一端与外转子外壳固定连接，轴状一端与与连接法兰固定连接，转子轴设置在外转子外壳与外转子右端盖的内部，转子轴两端通过轴承分别与外转子右端盖和外转子左端盖转动式连接。
本发明涉及的内转子为永磁转子。
本发明涉及的内转子为励磁绕组转子，所述双转子内燃机发电机还包括外转子副绕组、内转子副绕组和旋转整流器；旋转整流器设置在转子轴上，外转子副绕组通过调压器电连接至外转子主绕组，内转子副绕组通过旋转整流器电连接至励磁绕组转子。
本发明涉及的集电环组件包括滑环、碳刷架和碳刷，圆环状的滑环设置在外转子左端盖外侧，滑环与绕组电连接；碳刷架设置在行星架轴上，碳刷固定在碳刷架上，与滑环接触并通过弹簧压紧，传输绕组产生的电能。
本发明涉及的集电环组件包括圆筒集电环、碳刷架和碳刷，圆筒集电环为空心圆柱状，圆筒集电环的右侧固定在外转子左端盖上；碳刷架设置在定子外壳端盖上，碳刷固定在碳刷架上，与滑环接触并通过弹簧压紧，传输绕组产生的电能。
本发明与现有技术相比，所设计的双转子内燃机发电机结构合理，原理可靠，利用行星齿轮传动机构，内外转子向相反方向转动，在占用空间较小的情况下实现了低转速输入高功率输出，克服了现有双转子发电机无法应用于一个低转速动力源的问题，易于制造和安装，应用环境友好。
附图说明：
图1为本发明涉及的实施例1的结构原理示意图。
图2为本发明涉及的行星齿轮机构局部放大图。
图3为本发明涉及的行星架轴与行星齿轮结构原理示意图。
图4为本发明涉及的实施例2的结构原理示意图。
图5为本发明涉及的实施例3的结构原理示意图。
图6为本发明涉及的双层轴承的结构原理示意图。
具体实施方式：
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
本实施例涉及的双转子内燃机发电机，其主体结构包括吊环1、底座2、定子外壳3、定子外壳端盖4、控制箱5、外转子外壳6、外转子左端盖7、外转子右端盖8、绕组9、永磁转子10、转子轴11、连接法兰12、轴承13、行星架轴14、内轴承15、外轴承16、滑环17、碳刷架18、碳刷19、行星齿轮20、太阳齿轮21和齿轮端盖22；定子外壳3左侧与定子外壳端盖4通过螺栓固定连接，右侧与内燃机连接，吊环1焊接式固定设置在定子外壳3的上方，用于吊装使用，底座2设置在定子外壳3的下方，控制箱5设置在定子外壳3上；在定子外壳3的内部，圆筒状的外转子外壳6与外转子左端盖7、外转子右端盖8固定连接，绕组9设置在绕组转子外壳9的内部；转子轴11的一端进入外转子外壳6的内部，通过内轴承15与行星架轴14转动式连接，转子轴11的另一端伸出外转子右端盖8外，与连接法兰12固定连接；永磁转子10固定设置在外转子外壳6内部的转子轴11上，永磁转子10位置与绕组9相对。
行星架轴14左侧固定在定子外壳端盖4的内部中央，行星架轴14的右侧转动式设置有4个行星齿轮20，太阳齿轮21固定套装在转子轴11上，与四个行星齿轮17相啮合；外转子左端盖7的中心开孔处设置有内齿圈，与行星齿轮17的另一侧相啮合，同时外转子左端盖7与行星架轴14通过外轴承16转动式连接，外轴承16起辅助固定作用；齿轮端盖22固定设置在行星架轴14的右侧，防止油污飞溅；行星架轴14固定不转动，转子轴11和外转子左端盖7通过行星齿轮机构传递扭矩，向相反方向转动，两者的转速比固定。
圆环状的滑环17设置在外转子左端盖7外侧，滑环17与绕组9电连接；碳刷架18设置在行星架轴14上，碳刷19固定在碳刷架18上，与滑环17接触并通过弹簧压紧，传输绕组9产生的电能。
本实施例在使用时与内燃机共同组成内燃机发电机组，连接法兰12与内燃机动力源连接；永磁转子10、转子轴11、连接法兰12和太阳齿轮21为内转子系统，内燃机带动内转子系统正向旋转，内转子系统通过行星齿轮机构带动外转子系统反向转动，外转子系统包括外转子外壳6、外转子左端盖7、外转子右端盖8和绕组9；永磁转子10与绕组9的相对转速增加，使内燃机在低转速下获得较高的发电功率。
实施例2：
本实施例涉及的双转子内燃机发电机为励磁式发电机，如图4所示。实施例1中的永磁转子10替换为励磁绕组转子24，并增设励磁系统；所述励磁系统包括外转子副绕组25、内转子副绕组26和旋转整流器27；旋转整流器27设置在转子轴11上，外转子副绕组25通过调压器电连接至外转子主绕组23，内转子副绕组26通过旋转整流器27电连接至励磁绕组转子24。
本实施例涉及的双转子内燃机发电机还包括圆筒集电环28，圆筒集电环28为空心圆柱状，右侧固定在外转子左端盖7上；碳刷架18设置在定子外壳端盖4上，碳刷19固定在碳刷架18上，与滑环17接触并通过弹簧压紧，传输外转子主绕组23产生的电能；本实施例与实施例1相比，在转速相同时圆筒集电环28上的线速度小于滑环17线速度，碳刷磨损减轻，同时本实施中每组碳刷处的线速度相同，碳刷磨损相对实施例1比较均匀。
本实施例涉及的外转子右端盖一端为端盖状与外转子外壳6固定连接，另一端为轴状，与连接法兰12固定连接；转子轴11完全设置在外转子外壳6的内部。
本实施例在工作时，由内燃机带动外转子系统转动，外转子系统通过行星齿轮机构带动内转子系统反向转动，内、外转子系统转动方向与实施例1相反；外转子主绕组23上产生的电流经过调压器传输至外转子副绕组25，与外转子副绕组25相对的内转子副绕组26产生感应电流，感应电流经旋转整流器27整流后直接传输至励磁绕组转子24，形成反馈调节系统。
实施例3：
本实施例涉及的双转子内燃机发电机，相比较实施例1增设外壳右端盖30和双层轴承31，外壳右端盖30固定设置在定子外壳3的右侧；双层轴承由外圈32、内圈33、法兰中套34、球体35、螺纹孔36和止口37构成，外圈32与法兰中套34之间设置有一组球体35，法兰中套34与内圈33之间设置有一组球体35，使外圈32、内圈33与法兰中套34两两之间均能相对旋转运动；法兰中套34的外侧设置有一圈止口37，用于安装时的定位；法兰中套34上围绕轴心均匀设置有多个螺纹孔36；双层轴承4的内圈33与转子轴11固定连接，外圈32外侧与双层轴承外壳端盖15固定连接，外转子右端盖8与法兰中套34固定连接，止口37与外转子右端盖8上的凸起结构相对应，用于定位保证双层轴承31与外转子右端盖8的同轴度；双层轴承31能够使转子轴11、外转子右端盖8和外壳右端盖30两两之间均能够相对旋转运动。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

Claims (8)

1.一种双转子内燃机发电机，其特征在于：主体结构包括吊环、底座、定子外壳、定子外壳端盖、控制箱、外转子外壳、外转子左端盖、外转子右端盖、绕组、内转子、转子轴、连接法兰、内轴承、外轴承、集电环组件和行星齿轮机构；定子外壳左侧与定子外壳端盖通过螺栓固定连接，右侧与内燃机连接，吊环焊接式固定设置在定子外壳的上方，用于吊装使用，底座设置在定子外壳的下方，控制箱设置在定子外壳上；在定子外壳的内部，圆筒状的外转子外壳与外转子左端盖、外转子右端盖固定连接，绕组设置在绕组转子外壳的内部；内转子固定设置在外转子外壳内部的转子轴上，内转子位置与绕组相对；转子轴与外转子左端盖通过行星齿轮机构传递动力，所述行星齿轮机构包括行星架轴、行星齿轮、太阳齿轮、内齿圈和齿轮端盖，行星架轴左侧固定在定子外壳端盖的内部中央，行星架的右侧转动式设置有四个行星齿轮，太阳齿轮固定套装在转子轴上，与四个行星齿轮相啮合；内齿圈设置在外转子左端盖的中心开孔处，内齿圈与行星齿轮的另一侧相啮合；齿轮端盖固定设置在行星架轴的右侧，防止油污飞溅；外转子左端盖与行星架轴通过外轴承转动式连接。
2.根据权利要求1所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述外转子右端盖中心设有开孔，转子轴的一端进入外转子外壳的内部，通过内轴承与行星架轴转动式连接，转子轴的另一端伸出外转子右端盖外，与连接法兰固定连接。
3.根据权利要求2所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述双转子内燃机发电机还包括外壳右端盖和双层轴承，外壳右端盖固定设置在定子外壳的右侧；双层轴承由外圈、内圈、法兰中套、球体、螺纹孔和止口构成，外圈与法兰中套之间设置有一组球体，法兰中套与内圈之间设置有一组球体，使外圈、内圈与法兰中套两两之间均能相对旋转运动；法兰中套的外侧设置有一圈止口，法兰中套上围绕轴心均匀设置有多个螺纹孔；双层轴承的内圈与转子轴固定连接，外圈外侧与双层轴承外壳端盖固定连接，外转子右端盖与法兰中套固定连接，止口与外转子右端盖上的凸起结构相对应，用于定位保证双层轴承与外转子右端盖的同轴度。
4.根据权利要求1所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述外转子右端盖的一端为端盖状另一端为轴状，外转子右端盖的端盖状一端与外转子外壳固定连接，轴状一端与与连接法兰固定连接，转子轴设置在外转子外壳与外转子右端盖的内部，转子轴两端通过轴承分别与外转子右端盖和外转子左端盖转动式连接。
5.根据权利要求1所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述内转子为永磁转子。
6.根据权利要求1所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述内转子为励磁绕组转子，所述双转子内燃机发电机还包括外转子副绕组、内转子副绕组和旋转整流器；旋转整流器设置在转子轴上，外转子副绕组通过调压器电连接至外转子主绕组，内转子副绕组通过旋转整流器电连接至励磁绕组转子。
7.根据权利要求1-6所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述集电环组件包括滑环、碳刷架和碳刷，圆环状的滑环设置在外转子左端盖外侧，滑环与绕组电连接；碳刷架设置在行星架轴上，碳刷固定在碳刷架上，与滑环接触并通过弹簧压紧，传输绕组产生的电能。
8.根据权利要求1-6所述的双转子内燃机发电机，其特征在于：所述集电环组件包括圆筒集电环、碳刷架和碳刷，圆筒集电环为空心圆柱状，圆筒集电环的右侧固定在外转子左端盖上；碳刷架设置在定子外壳端盖上，碳刷固定在碳刷架上，与滑环接触并通过弹簧压紧，传输绕组产生的电能。
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CN113178996B (zh) * 2021-05-26 2024-06-04 苏卫星 一种全封闭式水平轴双驱动发电装置

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