CN2323507Y - 内燃往复发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种以内燃机为动力的往复式发电机,将内燃机与发电机结合为一体。包括相互对置的气缸、气缸中的活塞、固定在活塞杆上的发电机动子铁心、定子铁心、感应绕组、励磁绕组和可以调节活塞行程的配气凸轮及连杆。动子铁心随活塞作往复运动,将励磁磁通交替变换地接通感应绕组,产生电流。由于去掉了普通内燃机的连杆、曲轴等,故结构简化、磨损及油耗降低,还提高了气缸的压力,且可灵活改变气缸的压缩比。

Description

内燃往复发电机

本实用新型涉及一种以内燃机为动力的往复式发电装置。

目前广泛使用的柴油或气油发电机是由内燃机和发电机两个独立部份组成的，由内燃机提供旋转动力，再通过刚性轴连接发电机发电。其结构比较复杂，不够紧凑，效率不超过40％。

本实用新型的目的是设计一种内燃往复发电机，是一种新型的发电装置，使结构简单、紧凑，又能降低油耗、提高效率和设备的耐久性。

本实用新型的目的是这样实现的：一种内燃往复发电机，包括由气缸、活塞、活塞杆及配气凸轮组成的内燃机，和由动子铁心、定子铁心、励磁绕组和感应绕组组成的发电机，励磁绕组和感应绕组设置在定子铁心上，其特征在于：所述的内燃机气缸相互对置设置，所述的活塞杆连接两对置气缸中的活塞，所述的动子铁心固定在活塞杆上并位于所述的定子铁心间。

还包括有连杆，连杆一端与所述的动子铁心连接，连杆另一端位于所述内燃机配气凸轮上的偏心长形槽内。

所述的活塞成扁平状，气缸底部密封，气缸后腔构成祛气缸或增压缸。

所述的动子铁心是梯形或圆柱形或长方形。

所述的动子铁心有两组，每组动子铁心是由两个半月形铁心间隔绝缘体形成的圆柱体，两组半月形动子铁心以相差90°方位并列设置。

所述发电机的动子铁心是软铁心，或以永磁铁动子铁心代替软铁心与所述的励磁绕组。

所述的内燃机气缸是两个或四个，且两两对置设置。

由于内燃机就其本质来说是一种活塞的往复运动，而发电并不一定需要有旋转运动，因此去掉内燃机用于输出功率的曲轴、连杆等部件，而让内燃机的动力活塞直接推动发电机的磁路转换部件即动子，来改变通过感应绕组的磁通，以产生电流的方案是切实可行的。本实用新型的设计思想就是将内燃机与发电机结合为一体，以简化结构、降低磨损，并可进一步提高内燃机气缸的压力，以降低油耗，达到简化结构、提高效率的目的。

下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术。

图1是内燃往复发电机第一实施例的正面结构示意图

图2是图1所示内燃往复发电机的侧面结构示意图

图3是动子铁心为圆柱形的内燃往复发电机第二实施例正面结构示意图

图4是动子铁心为长方形的内燃往复发电机第三实施例正面结构示意图

图5是动子铁心为半月形的内燃往复发电机第四实施例结构示意图

图6是动子铁心采用永磁铁的内燃往复发电机第五实施例结构示意图

参见图1、图2，分别为根据本实用新型所提出的一种内燃往复发电机的正视及侧视(右侧)的结构示意图。在发电机定子铁心11上设有一个励磁绕组12和两个感应绕组13，励磁绕组12和感应绕组13间设置有可以往复运动的动子铁心14，图中动子铁心14呈梯形并通过活塞杆19刚性连接两对置的内燃机气缸18中的活塞15，使动子铁心14可随活塞15的往复运动而在定子铁心11及励磁绕组12、感应绕组13间运动。即由两个相互对置的内燃机气缸18提供动力，气缸内的活塞15和发电机的磁路转换部件(即动子铁心14)直接相连，而作往复运动。

实施时内燃机气缸18可以以两个或四个成对称设置，可以按二冲程也可以按四冲程工作。以两缸两冲程为例，在左气缸爆发、排气时，右气缸扫气、压缩；在右气缸爆发、排气时，左气缸扫气、压缩，往复循环。

本实用新型的内燃往复发电机，虽然省去了传统内燃机中用于输出功率的连杆、曲轴等，但为了便于配气、喷油和调速，仍设置一个轻巧的连杆17将活塞15的往复运动变为配气凸轮16的旋转运动，控制给气缸18喷油、配气等。连杆17的一端与与动子铁心14连接，连杆17的另一端则定位在配气凸轮16上开设的偏心长形槽161中，该端连杆可在长形槽161中上下移动，调节连杆与配气凸轮的偏心距离，而可改变活塞15的运动行程，从而改变气缸18中的压缩比。通过电动或机械控制，甚至可以在机器运转中改变压缩比，这对起动和在各种工况下的合理运转，都是非常有利的。如在机器启动时，将连杆17一端沿配气凸轮16上的长形槽161向下移动后定位，可降低压缩比；启动后，将连杆17一端沿配气凸轮16上的长形槽161向上移动后定位，可增加压缩比。

有关内燃机部分在工作原理上和普通内燃机没有差别，只是由于没有用于输出功率的连杆、曲轴、活塞销等部件，因此气缸压力可以提高到150-200个大气压，气缸压缩比可以灵活改变。内燃机效率预计为45％，这是一般柴油机无法达到的。本实用新型采用扁平状的活塞15，气缸18底部密封，气缸18后腔可利用做为祛气缸或增压缸。

与传统发电机相比，本实用新型电气部分的结构也进行了简化，运动部分只有结构简单的动子铁心14，动子铁心14相当于一个磁阀，在其往复运动时，将励磁磁通不断变换地接通各感应绕组，产生电流。图1中动子铁心14为梯形，具有漏磁较少的优点，更适合四缸四冲程工作(四个气缸成前后两两对置设置，设两个梯形动子铁心)。

图1、图2中的动子铁心14(包括图3至图5中的动子铁心34、44、54)是采用软铁材料制作的，如果改用高性能的永磁铁材料制作动子铁心，如钕铁硼，则可省去励磁线圈，也避免了励磁功率的消耗，如图6中所示。图6中，永磁铁动子铁心64在环形定子铁心61及感应线圈63间随气缸18内活塞15作往复运动，永久磁铁因其自身的励磁作用而可省去励磁线圈。永磁铁动子铁心64呈长方形或呈圆柱形，刚性固定在活塞杆19上。

用动子铁心改变磁路可以有不同形式，其形状可以根据磁路转换和电流波形的需要加以调整。如图3所示的内燃往复发电机，动子铁心34为单个圆柱形且刚性固定在活塞杆19上，在两个对接的E型定子铁心31间随气缸18内的活塞15作往复运动。图中32为两组励磁绕组，33为两组感应绕组。图3所示内燃往复发电机的结构最为简单，但有较多漏磁。

参见图4，图4所示的内燃往复发电机，动子铁心44是两个长方形(呈前后设置)且刚性固定在活塞杆19上，在两个按一定角度设置的长方形定子铁心41间随气缸18内的活塞15作左右往复运动(摆动)。图中42为励磁绕组，43为两组感应绕组。图4所示内燃往复发电机，因具有两个长方形动子铁心44和两个磁路空气隙46，漏磁更少。

参见图5，图5所示的内燃往复发电机，动子铁心54是两个圆柱体，每个圆柱体由两个半月形铁心A、B、C、D通过间隔一定距离的绝缘体E、F对称连为一体构成。两组半月形动子铁心相互并列但方位相差90°，动子铁心和固定绕组安置方位相差45°。这种动子铁心的特点是可以翻转磁极的极性，在电机运行的初始状态，励磁绕组52产生的磁通通过动子铁心A、B及两个感应绕组53形成磁回路，随着气缸活塞15带动动子铁心54的运动，动子铁心A、B逐渐退出，而动子铁心C、D逐渐进入，但它所导通的磁路极性却正好相反。当气缸活塞15回复时，磁路又发生相反的变化，回到初始状态，然后再开始下一个循环。发电机输出电流的频率和内燃机气缸活塞往复运动的循环次数相当。

实施时，也可先接通发电机的励磁，交替给两个感应绕组输入电源，就可以将上述结构的内燃往复发电机变为往复电动机，用于起动内燃机。

用同步机构将两台内燃往复发电机组连接起来，可以抵消机械振动，使运转更加平稳。若将三台内燃往复发电机组按120°相位并联连接起来就可以发出三相交流电。采用相应的电子电力技术，还可变为直流或各种频率和波形的电源。

Claims (7)

1．一种内燃往复发电机，包括由气缸、活塞、活塞杆及配气凸轮组成的内燃机，和由动子铁心、定子铁心、励磁绕组和感应绕组组成的发电机，励磁绕组和感应绕组设置在定子铁心上，其特征在于：所述的内燃机气缸相互对置设置，所述的活塞杆连接两对置气缸中的活塞，所述的动子铁心固定在活塞杆上并位于所述的定子铁心间。

2．根据权利要求1所述的内燃往复发电机，其特征在于：还包括有连杆，连杆一端与所述的动子铁心连接，连杆另一端位于所述内燃机配气凸轮上的偏心长形槽内。

3．根据权利要求1或2所述的内燃往复发电机，其特征在于：所述的活塞成扁平状，气缸底部密封，气缸后腔构成祛气缸或增压缸。

4．根据权利要求1或2所述的内燃往复发电机，其特征在于：所述的动子铁心是梯形或圆柱形或长方形。

5．根据权利要求1或2所述的内燃往复发电机，其特征在于：所述的动子铁心有两组，每组动子铁心是由两个半月形铁心间隔绝缘体形成的圆柱体，两组半月形动子铁心以相差90°方位并列设置。

6．根据权利要求1或2所述的内燃往复发电机，其特征在于：所述发电机的动子铁心是软铁心，或以永磁铁动子铁心代替软铁心与所述的励磁绕组。

7．根据权利要求1或2所述的内燃往复发电机，其特征在于：所述的内燃机气缸是两个或四个，且两两对置设置。

Images