CN201250700Y - 发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种发电装置，其内燃机的气缸中滑合活塞，使活塞能藉由燃料的燃烧而于气缸中往复位移，活塞则同动有一连杆，连杆上以激磁线圈绕固出一动子，然后以一定子罩设固定于动子外，定子是以发电线圈缠绕而成，令连杆可带动动子往复于定子范围内往复位移，配合动子激磁线圈于通电会产生磁场，使该磁场可切割定子的发电线圈而产生电流，且藉由动子激磁线圈的通过电流大小而控制定子发电量。该发电作动模式可大幅改善传统曲柄轴作动的冲程短及燃烧爆炸的力量还未完全发挥就必须进入排气行程的缺点，据以达到有效节能的新颖功能。

Description

发电装置

技术领域

本实用新型为一种发电装置，尤指一种没有曲柄轴限制、直接带动动子发电、可任意调整压缩比、任何燃料都可使用，而且非常节能的发电特别技术。

背景技术

中国台湾专利公告第497320号『四循环内燃机用起动兼发电装置』是揭示一种对曲柄轴安装曲柄轴驱动装置的四循环引擎予以小型化的技术。

现今的汽柴油发电机一定会安装曲柄轴，以便将内燃机的线性行程转换成旋转动作，可是也因为该曲柄轴的限制，使内燃机有冲程短及燃烧爆炸的力量还未完全发挥就必须进入排气行程的缺点，且曲柄轴在传动上会造成很大的向量力学损失，致使能源白白浪费于此曲柄轴的运作，而在能源成本日益高涨的今天以及可见的未来，寻求新的经济能源明显缓不济急，所以马上改正曲柄轴的传动模式，用以减少向量力学损失便是较为具体且有效的节能方式。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种发电装置，其冲程长，能充分发挥高的热效率，达到有效节能的目的。

为此，本实用新型采如下具体方案以实现上述目的：一种发电装置，包括有：一内燃机，同轴间隔设有二气缸，该二气缸内则分别滑合有活塞，二活塞间则连接有连杆，二活塞藉由燃料燃烧而于所对应的气缸中往复位移，同步驱动该连杆；一定子，以发电线圈与硅钢片组缠绕而成，罩设固定于连杆外周；以及一动子，其能产生磁场，为连杆带动而往复于定子范围内位移，该磁场可切割定子的发电线圈，令定子能产生电流而进行发电。

动子是以激磁线圈绕固于连杆上，该激磁线圈于通电会产生磁场，该磁场切割定子的发电线圈，令定子产生电流，且藉由动子激磁线圈的通过电流大小而控制定子发电量。

内燃机采奥图循环动作，辅以计算机伺服控制系统。

内燃机同轴间隔的提供两可供燃料于其中燃烧的A气缸、B气缸，以及另外并排设置有C气缸、D气缸，该等A、B、C、D气缸内则分别滑合有活塞，而两两同轴的活塞则以一连杆联结，而两连杆于两气缸体间则固设有一联结器，在两气缸体外端分别安装有气缸头，此气缸头在分别设有进气孔、排气孔以及燃料喷嘴，于进、排气孔则安装有受弹簧弹压的气门，而气缸头外端则固设有凸轮轴盖，凸轮轴盖安装有凸轮轴，以及带动凸轮轴绕中心旋转的步进马达，该步进马达控制该等气门启闭进、排气孔的时机。

其定子具有内孔，该内孔中安装有电刷导轨，此电刷导轨设有两排导电轨，而动子在相对电刷导轨的位置设有电刷；电刷导轨的导电轨供给动子电源，一线圈位置数字检出则以排线接至计算机以控制各个马达启闭气门的时机，另外喷油时机也是经由线圈位置数字检出经计算机判断做出动作。

气缸头设有至少两种不同规格的燃料喷嘴或广域泛用喷嘴一支。

A、C气缸以一气缸体联结固定，至于B、D气缸则另以一气缸体联结固定，并使两气缸体相向的端面呈间隔设置。

内燃机安装有油底壳。

定子容置于一外壳中，外壳两端设有封盖，此封盖设有供连杆贯穿滑合的油静压轴承。

采用上述具体方案，本实用新型是以内燃机牵引动子往复线性运动于定子中的发电传动模式，其利用水平对卧的气缸取代曲柄轴，由于内燃机没有曲柄轴限制，所以能供不同燃料包括氢气使用；

另，采两个气缸为一组且相互对应，于四气缸中分别滑合有对应的活塞，该活塞系用连杆连结成两组，呈交替往复式同步位移，并形成气爆位移、排气、充气、压缩气体的四循环动作，藉以稳定带动动子于定子范围内往复位移，利用动子与定子的激磁线圈在磁场切割时产生电流，而实现发电，其发电作动模式可大幅改善传统曲柄轴作动的冲程短及燃烧爆炸的力量还未完全发挥就必须进入排气行程的缺点，本实用新型发电装置具有下述优点：

(一)冲程长，约150MM-250MM不但燃料可完全燃烧还可以完全发挥热效率。

(二)直接传动输出，因没有曲柄轴的限制不会有传动向量上的力学损失。

为使贵审查委员能进一步了解本实用新型的结构，特征及其它目的，兹附以较佳实施例的图式详细说明如后：

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型的组合外观示意图；

图3为图2A-A位置剖面示意图；

图4为本实用新型的立体局部剖面示意图；

图5为本实用新型引燃A气缸的动作示意图；

图6为本实用新型引燃B气缸的动作示意图；

图7为本实用新型引燃C气缸的动作示意图；

图8为本实用新型引燃D气缸的动作示意图。

主要元件符号说明

111A 气缸           112B 气缸         113C 气缸

114D 气缸           12 气缸体         13 活塞

14 连杆             141 联结器        15 气缸头

150 进气孔          151 燃料喷嘴      152 氢气喷嘴

153 弹簧            154 气门          16 凸轮轴盖

161 凸轮轴          17 步进马达       18 油底壳

20 定子             21 外壳           22 封盖

23 油静压轴承       24 电刷导轨       30 动子

31 电刷

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，本实用新型包括：

一内燃机，此内燃机乃依循奥图循环的作动方式，辅以计算机控制系统。其系同轴间隔提供两可供燃料于其中燃烧的A气缸111、B气缸112，以及另外并排设置有C气缸113、D气缸114，其A气缸111、C气缸113以一气缸体12联结固定，至于B气缸112、D气缸114则另以一气缸体12联结固定，并使两气缸体12相向的端面呈间隔设置，该等A、B、C、D气缸111、112、113、114内则分别滑合有活塞13，而两两同轴的活塞13则以一铝合金连杆14联结，使该连杆14能使两活塞13同步往复位移，铝合金连杆14是经过镀铬并研磨处理故非常耐磨，而两连杆14于两气缸体12间则固设有一联结器141，使两连杆14能同步动作，然后在两气缸体12外端分别安装有气缸头15，此气缸头15在分别设有进气孔150、排气孔，以及设有至少两种不同燃料喷嘴151、152，用以提供上述四个气缸进、排气以及供应燃料之用；至于进气孔150及排气孔则安装有受弹簧153弹压的汽门154，而气缸头15外端则固设有凸轮轴盖16，凸轮轴盖16安装有凸轮轴161，以及带动凸轮轴161绕中心旋转的步进马达17，步进马达17可控制该汽门154启闭进气孔150及排气孔的时机，另外，本实用新型在两气缸体12间安装有油底壳18，油底壳18只是暂存少量机油，而大部份机油则都在机油冷却器里面，高压机油主要提供油静压轴承使用并且润滑活塞13、气缸壁、PIN、凸轮轴161；

一定子20，以多个发电线圈与硅钢片组缠绕而成，容置于一外壳21中，外壳21两端设有连接油底壳18的封盖22，此封盖22设有供连杆14贯穿滑合的油静压轴承与刮油封23，油静压轴承是通以高压油让运动中的连杆14悬浮于轴承中心除校正同心精密度外还可减少磨擦另外也对刮油封23的刮刷环加压，使之更贴紧连杆14，避免太多的机油跑进定子30，如此便能使定子20组固于两气缸体12之间，并罩设固定于连杆14外周，而定子20定子具有内孔，，于该内孔安装有电刷导轨24，此电刷导轨24设有两排导电轨；以及

一动子30，以铝激磁线圈与碳纤维组缠绕而成，固定于连杆14的联结器141外周，为连杆14带动而往复于定子20范围内位移，而该动子30在相对电刷导轨24的位置设有铍铜合金电刷31，令激磁线圈于通电会产生磁场，使该磁场可切割定子20的发电线圈，令定子20能产生电流，且藉由动子30激磁线圈的通过电流大小而控制定子20发电量。

由于本实用新型两支铝合金连杆14是以联结器141固定死，所以活塞13、铝合金连杆14、动子30为联动。请配合图5至图8观之，当A气缸111点燃作动同时会在B气缸112作压缩、C气缸113吸汽、D气缸114排汽，而此循环持续不断。而当奥图循环在各个气缸中相伴交错发生而产生内燃机构左右往复移动，连带启动本实用新型发电装置，而由于动子30通电会产生磁场，磁场切割定子20的发电线圈而产生电流，于是产生电力，而动子30通过电流大小会产生磁场大小，进而控制影响发电量大小、内燃机的出力大小、燃油或氢气用量多寡，及内燃机运动快慢，当然这些都会透过计算机系统做出控制。

本实用新型的动子30因移动惯量要轻故最好使用铝线，当通以电流时会产生磁场，输入电流大小关系磁场的大小及内燃机的出力，动子30外围固定有定子20，当发电线圈被磁场切割时会产生电流发电，而发电量大小与动子30磁场大小有关，相反的当定子线圈群被控制顺序通过电流时，便能推动动子30往复运动，此时本实用新型成为线性马达，再辅以线圈讯号的检出以确定动子位置而成一线性马达，确实能控制内燃机的启动及往复动作。是以本实用新型在开始工作时，线性马达接着启动内燃机并导引内燃机往复运动且运转到顺畅，当内燃机的出力大到线性伺服马达不用出力时，即切换到发电模式，然后再慢慢增加发电量，由于本系统是以压燃点火的方式点火，就是当在吸气行程当中并喷油于缸内，借由吸气的扰流以充份混合油气，当于压缩行程时，油气因受高压产生高温而自动点火，反推活塞及整个运动机构，因此，油气可充份燃烧并可得到更大的推力。

本实用新型内燃机为了节能与发挥高的热效率，因而冲程超长，约150MM-250MM依缸径大小而有不同，而其效应为往复运动频率较低，约300-1200HZ，而这当中有一小范围是最高效益的频率，可依据是缓用电或是急需大量用电作出调整。

当使用生质燃料或汽柴油时可由使用者切换燃料种类按键，而由计算机调整喷油比率，直接由喷油嘴喷射压燃点火。当使用氢气时可由使用者切换至氢气键，而由计算机调整喷气比率，也是压缩混合气，自动点火。

步进马达17由定子线圈所受的感应电流来检知位置，计算机会判断每个气缸已进行到那个循环，控制步进马达17转动角度经由凸轮轴161来开启或关闭气门154的时机，另外喷油压燃或喷气点火的时机也都是经由定子线圈所受的感应电流经计算机判断做出动作，当动子跑到一位置会感应那个位置的线圈产生电流。

电刷导轨24的导电轨为供给动子30电源之用，定子线圈的接线除接到主供电源外，也另外分别接至数字接受器来分割位置，来控制各个步进马达17的动作，及喷油的时机。

附带一提，动子30的部份因考虑台湾的工业制造能力，制作永磁式磁铁的能力较弱，运用在大发电量上，磁力可能不足，固选择电磁铁，他日若有获得磁力超强的稀钍磁铁，那么整体发电的效率与节能上一定能更上一层楼。

可见，本实用新型提供一种以内燃机牵引动子往复线性运动于定子中的发电传动模式，其系利用水平对卧四行程引擎去掉曲柄轴，且四个气缸两两同轴相对，由于内燃机没有曲柄轴限制，所以能供不同燃料包括氢气使用，而可任意调整压缩比，氢约(8-10):1、火星塞点火，汽油或酒精(15-18):1压燃点火、生质柴油(17-25):1等方式予以压燃点火。

另、采两个气缸为一组，并且为相互对应，于四气缸中分别滑合有对应的活塞，该活塞系用连杆连结成两组，呈交替往复式同步位移，并形成气爆位移、排气、充气、压缩气体的四循环动作，藉以形成稳定带动动子能往复于定子范围内往复位移，以利用动子与定子的激磁线圈在磁场切割时产生电流，而能提供一电量产出，并得在控制动子与定子的互动量，可控制产出的发电量。

此发电装置的内燃机很节能是因为：

(一)冲程长，约150MM-250MM不但燃料可完全燃烧还可以完全发挥热效率。

(二)直接传动输出，因没有曲柄轴的限制不会有传动向量上的力学损失，因此预估引擎燃烧效率约可达到60％或以上。

这种内燃机在以前是有实施上的困难，而现今拜功能强大的计算机伺服系统而能够轻易的控制它。发电装置本身除了能发电以外，同时也是线性启动马达，以达到启动内燃机到最佳状况，再行切换至发电模式，而发电量大小也是控制之一，其可搭配锂电池多段充电的特性作出调整。

综上所述，本实用新型是一技术理念上的高度创作，应符专利申请要件，爰依法提出申请。惟以上所述者，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，当不能以之限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (9)

1、一种发电装置，其特征在于：包括有：

一内燃机，同轴间隔设有二气缸，该二气缸内则分别滑合有活塞，二活塞间则连接有连杆，二活塞藉由燃料燃烧而于所对应的气缸中往复位移，同步驱动该连杆；

一定子，以发电线圈与硅钢片组缠绕而成，罩设固定于连杆外周；以及

一动子，其能产生磁场，为连杆带动而往复于定子范围内位移，该磁场可切割定子的发电线圈，令定子能产生电流而进行发电。

2、如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：动子是以激磁线圈绕固于连杆上，该激磁线圈于通电会产生磁场，该磁场切割定子的发电线圈，令定子产生电流，且藉由动子激磁线圈的通过电流大小而控制定子发电量。

3、如权利要求1所述的发电装置，其特征在于：内燃机采奥图循环动作，辅以计算机伺服控制系统。

4、如权利要求3所述的发电装置，其特征在于：内燃机同轴间隔的提供两可供燃料于其中燃烧的A气缸、B气缸，以及另外并排设置有C气缸、D气缸，该等A、B、C、D气缸内则分别滑合有活塞，而两两同轴的活塞则以一连杆联结，而两连杆于两气缸体间则固设有一联结器，在两气缸体外端分别安装有气缸头，此气缸头在分别设有进气孔、排气孔以及燃料喷嘴，于进、排气孔则安装有受弹簧弹压的气门，而气缸头外端则固设有凸轮轴盖，凸轮轴盖安装有凸轮轴，以及带动凸轮轴绕中心旋转的步进马达，该步进马达控制该等气门启闭进、排气孔的时机。

5、如权利要求4所述的发电装置，其特征在于：其定子具有内孔，该内孔中安装有电刷导轨，此电刷导轨设有两排导电轨，而动子在相对电刷导轨的位置设有电刷；

电刷导轨的导电轨供给动子电源，一线圈位置数字检出则以排线接至计算机以控制各个马达启闭气门的时机，另外喷油时机也是经由线圈位置数字检出经计算机判断做出动作。

6、如权利要求4所述的发电装置，其特征在于：气缸头设有至少两种不同规格的燃料喷嘴或广域泛用喷嘴一支。

7、如权利要求4所述的发电装置，其特征在于：A、C气缸以一气缸体联结固定，至于B、D气缸则另以一气缸体联结固定，并使两气缸体相向的端面呈间隔设置。

8、如权利要求4所述的发电装置，其特征在于：内燃机安装有油底壳。

9、如权利要求4所述的发电装置，其特征在于：定子容置于一外壳中，外壳两端设有封盖，此封盖设有供连杆贯穿滑合的油静压轴承。

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