CN202565062U - 发电设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种发电设备(40)，特别用于延长电动车的行程长度的，该发电设备具有旋转活塞内燃机(1)，该旋转活塞内燃机具有在外壳(2)的空腔(3)内旋转的至少一个旋转活塞(4)，其中空腔(3)由中心外壳部分(2a)内的长短幅旋轮线形的滑动面(5)和彼此间隔开的、垂直于偏心轴(10)设置的侧向滑动面(6、7)构成，其中侧向外壳部分(2b、2c)沿偏心轴(10)的轴线(10a)方向直接或间接地连接到中心外壳部分(2a)，并且其中在同一外壳(2)内与偏心轴(10)同轴地设置电机(14)，电机的转子(13)与偏心轴(10)不可转动地连接。一种紧凑和坚固的发电设备可通过如下实现，即电机(14)的大部分、较佳为全部设置在第一侧向外壳部分(2b)内，其中第一外壳部分(2b)具有基本圆筒形的外罩区(2b’)，它包围电机(14)的定子(14a)和转子(13)。

Description

发电设备
技术领域
本实用新型涉及一种特别是用于延长电动车的行程长度的发电设备，该发电设备具有旋转活塞内燃机，该旋转活塞内燃机具有在外壳的空腔内旋转的至少一个旋转活塞，其中空腔由中心外壳部分内的长短幅旋轮线形的滑动面 
Figure DEST_PATH_GSB00000875621600011
和彼此间隔开的、垂直于偏心轴设置的侧向滑动面构成，其中侧向外壳部分沿偏心轴的轴线方向直接或者间接地连接到中心外壳部分，并且其中在同一外壳内与偏心轴同轴地设置电机，该电机的转子与偏心轴不可转动地连接。 
背景技术
AT 505 950B1描述了一种用于延长电动车的行程长度的发电设备，该发电设备具有旋转活塞内燃机和发电机，发电机与内燃机的输出轴同轴设置。内燃机和发电机设置在冷却空气流过的外壳内并且作为单元构造。在此，外壳在旋转活塞内燃机的旋转活塞的区域内具有中心外壳，该中心外壳在两侧受限于侧向外壳部分，其中在侧向外壳部分内分别设置用于内燃机的偏心轴的轴承。发电机的外壳部分和封闭该外壳部分的盖部分连接到发电机侧的侧向外壳部分。发电机的外壳部分和盖部分一起围出一个空腔，在该空腔内设置发电机的定子和转子。在外壳内未设有用于设置功率电子器件或者点火线圈的位置。因此，基本上通交流电的部件必须设置在外壳的外部，这不利地影响到电磁兼容性。 
DE 10 2008 026 920公开了一种旋转活塞内燃机，其基本上由罩壳、端侧的侧向部分、输出侧的侧向部分、活塞和偏心轴组成，其中侧向部分具有各一个用于容纳主轴承的套筒、各一个用于活塞的滑动面、各一个与滑动面平行地设置在侧向部分内的、具有进水口和出水口的冷却水室和具有出油口的油室。侧向部分实施成两部分并由彼此用螺栓连接的滑动面和盖部分组成。分别由铸 铁材料制成的滑动面部分具有用于活塞的低成本的滑动面，而各盖部分由轻金属铸件制成并提供重量方面的优点。 
DE 25 19 907B1公开了一种具有位于在两侧受限于侧向部分的外壳罩内的活塞的长短幅旋轮线型的旋转活塞内燃机，其中外壳用圆板形部分构造，这些圆板形部分通过紧配合销(Passstift)对中并且通过贯穿螺栓接合在一起。在此，平盖板和侧向外壳部分连接到构成长短幅旋轮线形活塞滑动面的中心外壳部分，侧向外壳部分容纳用于偏心轴的轴承。 
实用新型内容
本实用新型的任务在于，以尽可能小的花费提供极为紧凑和坚固的发电设备。本实用新型的另一个任务在于，改善发电设备的电磁兼容性。 
根据本实用新型该任务如下解决，即电机的大部分，较佳为全部设置在第一侧向外壳部分内，其中第一外壳部分具有基本为圆筒形的外罩区，它包围电机的定子和转子。因此，发电机的转子和定子基本上由第一侧向外壳部分容纳，这能够实现非常短的结构长度和坚固的结构单元。 
在此，用于偏心轴的第一轴承可以设置在第一侧向外壳部分内。偏心轴的第二轴承可以设置在第二侧向外壳部分内。一种具有一个固定轴承和一个浮动轴承并且具有两个摆动轴承的仅为双重支承结构允许非常紧凑的结构类型。第二侧向外壳部分在背向第一侧向外壳部分的那侧直接或者间接连接到中心外壳部分。 
为减轻重量和简化制造，有利的是，在中心外壳部分和第一侧向外壳部分之间和/或在中心外壳部分和第二侧向外壳部分之间设置分别构成侧向滑动面的侧板，其中较佳的是至少一个侧板构造成两侧是平坦的。由此，能够关于减小摩擦和提高强度优化设计构成滑动面的所有外壳元件，而其它的外壳部分可由轻金属制造。外壳的至少两个外壳元件，较佳为至少一个侧向外壳部分和至少一个侧板和/或中心外壳部分由各种材料制成。构成用于旋转活塞的至少一个滑动面的外壳部分由灰铸铁、钢、陶瓷或者过共晶铝硅合金组中的一种材料制成。第一侧向外壳部分和/或第二侧向外壳部分由轻金属制成。 
在此，特别有利的是中心外壳部分、第一和第二侧向外壳部分、较佳地还 有侧板、特别较佳地还有盖部分和/或外壳中间部分通过冷却系统的集成的冷却通道结构彼此流体连通，其中较佳地冷却系统的进入外壳的至少一个冷却剂入口设置在盖部分和/或第一侧向外壳部分和/或外壳中间部分的区域内，从外壳出来的至少一个冷却剂出口设置在第二侧向外壳部分的区域内。由此，当构成用于活塞的滑动面的至少一个部分由过共晶铝硅合金制成时，既能够把重量也能够把摩擦损失保持得特别小。这允许旋转活塞直接在铝铸件的研磨过的滑动面上滑动。对此替代地，用于旋转活塞的滑动面具有较佳地由过共晶铝硅合金或者由陶瓷形成的涂层。 
较佳地，第一侧向外壳部分的背向中心外壳部分的敞开端侧被盖部分覆盖，其中较佳地盖部分实施成在偏心轴的轴线区域内闭合。在较大的功率要求的情况下，用于偏心轴的推力轴承(Stützlager)能集成到盖部分内。 
当电机的功率电子器件和/或至少一个点火线圈集成到外壳的一个外壳部分内时，能够实现特别紧凑的发电设备。功率电子器件和/或点火线圈例如可以集成到在盖部分内。对此替代地，功率电子器件也可以基本上构造成为环形，并且设置在一个圆筒形外壳部分内，较佳地设置在第一侧向外壳部分和盖部分之间的基本上环形的外壳中间部分内。为提高电磁兼容性，有利的是盖部分和/或外壳中间部分由铁磁材料制成。 
在本实用新型的另一种实施方式中，通交流电的全部导线设置在外壳内，仅通直流电的导线从外壳向外引出。因此，外壳向外仅有一个用于直流的电连接端子(Anschluss)。通交流电的全部部分可以设置在外壳内。这有利于发电单元的结构尺寸，简化装配和拆卸，并主要有利于电磁兼容性。 
为实现电子组件的充分冷却，有利的是中心外壳部分、第一和第二侧向外壳部分、较佳地还有侧板、特别较佳地还有盖部分和/或中间盖部分以及外壳中间部分通过冷却系统的由冷却液体流经的集成的冷却通道结构彼此流体连通，其中较佳地至少一个冷却剂入口设置在盖部分和/或第一侧向外壳部分和/或外壳中间部分的区域内，而冷却剂出口设置在第二侧向外壳部分的区域内。在此，盖部分和第一侧向外壳部分或者盖部分和外壳中间部分在共同的凸缘面区域内构造出共同的环形冷却通道。 
附图说明
下面根据附图进一步阐述本实用新型。 
图1至图6分别示出各种实施变型中根据本实用新型的发电设备的纵向剖视图。 
具体实施方式
附图分别示出特别是用于延长电动车的行程长度的发电设备40(增程器，Range Extender)，其中在外壳2内设置旋转活塞内燃机1和例如永磁激励的电机14。外壳2具有空腔3，在该空腔内旋转活塞4沿外壳2的长短幅旋轮线形的滑动面5回转设置。在此，空腔3由长短幅旋轮线形的滑动面5和侧向滑动面6、7构成。外壳2具有构成长短幅旋轮线形的滑动面5的中心外壳部分2a、第一侧向外壳部分2b和第二侧向外壳部分2c。此外，外壳2可以在中心外壳部分2a和侧向外壳部分2b和/或侧向外壳部分2c之间具有构成侧向滑动面6或者7的第一或者第二两侧平坦的侧板8、9。 
设置在内部外壳室15内的、由旋转活塞4驱动的偏心轴10经由例如作为滚动轴承构造的轴承11、12可转动地支承于第一和第二外壳部分2b、2c内。在同一外壳2内设置的电机的转子13构造成与偏心轴10同轴。 
容纳第一轴承11的第一侧向外壳部分2b具有钟状的圆筒形外罩区2b，它围出一个基本上圆筒形的内部空间，在该内部空间内设置电机14的转子13以及定子14a。圆筒形的内部空间15a通过在图1中与第一外壳空间2b连接的盖部分2d来封闭。在此，盖部分2d例如可以由铁磁材料制成。 
特别有利的是整个功率电子器件41集成到圆筒形的内部空间15a内或者盖部分2d内。由此，所有交流电导线都能设置在外壳2内，由此能够显著提高电磁兼容性。因此，从发电设备40仅引出直流电缆一因此连接端子的数目能够减到最小。 
如图2中所示，能够在第一外壳部分2b和盖部分2d之间设置用于容纳功率电子器件的环形的外壳中间部分2e。此外也可以将功率电子器件41构成为环形，并且集成到由中心外壳部分2a、第一外壳部分2b、第二外壳部分2c、第一或者第二侧板8、9、外壳盖2d或者外壳中间部分2e等构成的组中的一个 外壳元件内。 
为避免电气部件过热和消散在旋转活塞内燃机1燃烧时产生的热量，设置具有在外壳部分2d(盖部分)、2e(外壳中间部分)、2b(第一侧向外壳部分)、2a(中心外壳部分)和2c(第二侧向外壳部分)内成形的冷却通道结构51、51、53、54的冷却系统50，其中功率电子器件41、电机14和-可能集成到发电设备40的油底壳内的-在图1中未进一步示出的-油冷却器35的组中的各个部件被相继冷却。由此能够保持各种对于部件特定的温度水平。在图1和图2示出的实施例中，外壳的各部分，即盖部分2d、第一外壳部分2b、第一侧板8、中心外壳部分2a、第二侧板9和第二外壳部分2c相继由冷却剂流过。在此，进入发电设备40的冷却剂入口设置在盖部分2d、外壳中间部分2e或者第一外壳部分2b的区域内，从发电设备40出来的冷却剂出口设置在第二外壳部分2c的区域内。 
在此，围绕电机14和功率电子器件41的环形冷却通道结构51部分地由第一外壳部分2b和盖部分2d、可能还通过外壳中间部分2e构成。 
第一外壳部分2b内(可能还在盖部分2d和外壳中间部分2e内)的电气侧冷却通道结构51与第一侧向外壳部分2a内的活塞侧第一冷却通道结构52、中心外壳部分2a内的中心冷却通道结构53和在第二侧向外壳部分2c内的活塞侧第二冷却通道结构54不用外部管线直接在外壳2内流体连通。 
根据要求可以在中心外壳部分2a和第一侧向外壳部分2b和/或第二侧向外壳部分2c之间设置侧板8、9。这使得能够为外壳2的构成滑动面5、6、7的外壳元件使用不同的材料并且因此允许减轻重量和/或提高强度，以及优化电磁兼容性。 
图3示出一种实施方式，其中外壳2(没有盖部分2d)由中心外壳部分2a、第一侧向外壳部分2b和第二侧向外壳部分2c组成。借助于该变型能够保持零件数尽可能少。 
然而电机14、功率电子器件41和/或轴承11可以需要使用与侧向滑动面6不同的材料。在此，图4示出一种实施方式，其中在第一侧向外壳部分2b和中心外壳部分2a之间设置第一侧板8。因此，例如中心外壳部分2a可由灰铸铁构成，侧板8可由钢、第一侧向外壳部分可由轻金属制成。 
图5示出一种实施变型，其中在中心外壳部分2a和第二侧向外壳部分2c之间设置侧板9。这里也可以用不同的材料制造中心外壳部分2a、侧板9和外壳部分2b和2c。 
在图6表示的实施变型中，既在中心外壳部分2a和第一外壳部分2b之间、也在中心外壳部分2a和第二外壳部分2c之间设置侧板8、9，由此在选择旋转活塞内燃机4和电机14的外壳部分的材料时存在最大可能的可变性。因此，各个外壳部分的材料能够最优地适应相应的功能性。这允许减轻发电设备40的重量同时提高寿命。在图6中示出的实施变型与图1的不同在于，推力轴承12集成到盖部分内。 
至少是旋转活塞内燃机1的外壳2的各个外壳元件，，特别是中心外壳部分2a、第一和第二外壳部分2b、2c、以及可能还有侧板6、7通过轴向螺栓42彼此拧紧。 

Claims (24)

1.一种发电设备(40)，特别用于延长电动车的行程长度，所述发电设备具有旋转活塞内燃机(1)，所述旋转活塞内燃机具有在外壳(2)的空腔(3)内旋转的至少一个旋转活塞(4)，其中所述空腔(3)由中心外壳部分(2a)内的长短幅旋轮线形的滑动面(5)和彼此间隔开的、垂直于偏心轴(10)设置的侧向滑动面构成，其中侧向外壳部分沿偏心轴(10)的轴线(10a)方向直接或间接连接到所述中心外壳部分(2a)，并且其中在同一外壳(2)内与所述偏心轴(10)同轴地设置电机(14)，所述电机的转子(13)与所述偏心轴(10)不可转动地连接，其特征在于，所述电机(14)的大部分设置在第一侧向外壳部分(2b)内，其中所述第一外壳部分(2b)具有基本为圆筒形的外罩区(2b’)，所述外罩区包围所述电机(14)的定子(14a)和所述转子(13)。
2.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，用于所述偏心轴(10)的第一轴承(11)设置在所述第一侧向外壳部分(2b)内。
3.如权利要求1或2所述的发电设备(40)，其特征在于，所述偏心轴(10)的第二轴承(12)设置在第二侧向外壳部分(2c)内，所述第二侧向外壳部分(2c)在背向所述第一侧向外壳部分(2b)的那侧直接或者间接连接到所述中心外壳部分(2a)。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发电设备(40)，其特征在于，在所述中心外壳部分(2a)和所述第一侧向外壳部分(2b)和/或在所述中心外壳部分(2a)和第二侧向外壳部分(2c)之间设置分别构成侧向滑动面的侧板。
5.如权利要求4所述的发电设备(40)，其特征在于，至少一个侧板构造成两侧是平坦的。
6.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述第一侧向外壳部分(2b)的背向所述中心外壳部分(2a)的敞开端侧被盖部分(2d)覆盖。
7.如权利要求6所述的发电设备(40)，其特征在于，所述盖部分(2d)实施成至少在所述偏心轴(10)的轴线(10a)区域内闭合。
8.如权利要求6或7所述的发电设备(40)，其特征在于，用于所述偏心轴(10)的推力轴承(12a)集成到所述盖部分(2d)内。 
9.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述外壳(2)的至少两个外壳元件由各种材料制成。
10.如权利要求9所述的发电设备(40)，其特征在于，至少一个侧向外壳部分和至少一个侧板和/或所述中心外壳部分(2a)由各种材料制成。
11.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，构成用于所述旋转活塞(4)的至少一个滑动面的外壳部分由灰铸铁、钢、陶瓷或者过共晶铝硅合金组中的一种材料制成。
12.如权利要求11所述的发电设备(40)，其特征在于，所述侧板(8、9)和/或所述中心外壳部分(2a)由灰铸铁、钢、陶瓷或者过共晶铝硅合金组中的一种材料制成。
13.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述第一侧向外壳部分(2b)和/或第二侧向外壳部分(2c)由轻金属制成。
14.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，用于所述旋转活塞(4)的至少一个滑动面具有涂层。
15.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述电机(14)的功率电子器件(41)和/或至少一个点火线圈集成到所述外壳(2)的外壳元件内。
16.如权利要求15所述的发电设备(40)，其特征在于，所述功率电子器件(41)和/或所述点火线圈集成到所述盖部分(2d)内。
17.如权利要求15或16所述的发电设备(40)，其特征在于，所述功率电子器件(41)基本上构造成环形，并且设置在圆筒形外壳部分内。
18.如权利要求17所述的发电设备(40)，其特征在于，所述功率电子器件(41)设置在所述第一侧向外壳部分(2b)和所述盖部分(2d)之间的基本上环形的外壳中间部分(2e)内。
19.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，通交流电的全部导线都设置在所述外壳(2)内，仅通直流电的导线从所述外壳(2)向外引出。
20.如权利要求6所述的发电设备(40)，其特征在于，所述盖部分(2d)和/或所述外壳中间部分(2e)由铁磁材料制成。
21.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述中心外壳部分 (2a)、所述第一和第二侧向外壳部分、所述侧板、所述盖部分(2d)和/或所述外壳中间部分(2e)通过冷却系统(50)的集成的冷却通道结构彼此流体连通。
22.如权利要求21所述的发电设备(40)，其特征在于，所述冷却系统(50)的至少一个进入所述外壳(2)的冷却剂入口设置在所述盖部分(2d)和/或所述第一侧向外壳部分(2b)和/或所述外壳中间部分(2e)的区域内，从所述外壳(2)出来的至少一个冷却剂出口设置在所述第二侧向外壳部分(2c)的区域内。
23.如权利要求21或22所述的发电设备(40)，其特征在于，所述盖部分(2d)和所述第一侧向外壳部分(2b)和/或环形的外壳中间部分(2e)在共同的凸缘面的区域内构造出共同的环形的冷却通道结构(51)。
24.如权利要求1所述的发电设备(40)，其特征在于，所述电机(14)全部设置在第一侧向外壳部分(2b)内。 
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