[發(fā)明專利]一種用于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電集成系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810566618.2
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號(hào): CN108400680B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉金祥;焦慧超
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K7/18
• 分類號(hào): H02K7/18;H02K3/46;H02K13/00
• 代理公司: 北京理工正陽知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

本發(fā)明公開的一種用于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電集成系統(tǒng)，屬于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明包括發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋、磁極、電刷、線圈、線圈架、換向器。采用線圈與線圈架中和配重實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中平衡重的中和平衡功能，同時(shí)具有小型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)中的“轉(zhuǎn)子”的作用；磁極作為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)中的“定子”；通過上述改進(jìn)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成設(shè)計(jì)，滿足小型發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定發(fā)電的功能，同時(shí)在最大程度上精簡結(jié)構(gòu)，能夠保證小型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)的小型化與集成化，在發(fā)動(dòng)機(jī)小型化方面具有重要意義。此外，通過將集成在線圈架上的換向器與電刷直接接觸，將線圈內(nèi)部產(chǎn)生的電能直接輸送出去，進(jìn)一步提升發(fā)電系統(tǒng)集成度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助設(shè)備，尤其涉及一種基于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電系統(tǒng)，屬于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展和多種微型化軍事裝備概念的提出，研制體積小、質(zhì)量輕、能量密度高、能持續(xù)運(yùn)行的微能量系統(tǒng)已成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。與常規(guī)的便攜式電源相比，微小型發(fā)動(dòng)機(jī)采用碳?xì)渥鳛槿剂希淠芰棵芏纫叩亩啵妷阂材鼙３址€(wěn)定，還具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。因此微小型發(fā)動(dòng)機(jī)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生等各行各業(yè)的電子器件將有廣泛的應(yīng)用前景，還可直接為微型汽車、微型飛機(jī)、微型泵等微型機(jī)械提供動(dòng)力。

當(dāng)前針對微小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)與機(jī)理研究上，而忽視了對輔助設(shè)備的研究；針對發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)的研究主要集中在現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)和現(xiàn)有發(fā)電機(jī)之間的耦合、匹配，而忽視了對發(fā)動(dòng)機(jī)集成發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的研究。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)已經(jīng)成熟，現(xiàn)有汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上非常普遍。然而小型化發(fā)動(dòng)機(jī)如果繼續(xù)沿用發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)分隔的理念，再加上中間的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，必將無法在小型化的路上走的更遠(yuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)提供了一種解決發(fā)動(dòng)機(jī)小型化之后發(fā)電系統(tǒng)體積難以精簡的辦法，那就是將發(fā)電機(jī)抽象化，只將其基本功能提取出來，應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)上。為了適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的需求，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)的研究就有了非常重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)小型化之后，發(fā)電系統(tǒng)難以精簡的問題，本發(fā)明公開的一種用于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電集成系統(tǒng)要解決的技術(shù)問題是：提供一種結(jié)構(gòu)合理、工作可靠的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成設(shè)計(jì)，滿足小型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電的功能，同時(shí)在最大程度上精簡結(jié)構(gòu)，能夠保證小型發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)的小型化與集成化。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明公開的一種用于小型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電集成系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋、磁極、電刷、線圈、線圈架、換向器。

在現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中，平衡重用于中和發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量所造成的震動(dòng)。本發(fā)明使用線圈和線圈架實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中平衡重的中和平衡功能。線圈纏繞在線圈架上，線圈架安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)偏心軸末端，與發(fā)動(dòng)機(jī)偏心軸一同進(jìn)行穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)偏心軸輸出轉(zhuǎn)速保持一致。線圈在線圈架上通過配重不均勻纏繞實(shí)現(xiàn)平衡重的平衡功能，使線圈和線圈架質(zhì)心發(fā)生偏移，依靠線圈和線圈架自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與發(fā)動(dòng)機(jī)其他部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的協(xié)調(diào)匹配，實(shí)現(xiàn)中和發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量所造成的震動(dòng)的作用。線圈和線圈架共同配重組成等效平衡重。

發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋作為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)的兩側(cè)端蓋之一，具有容納轉(zhuǎn)子、形成發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒室的功能，同時(shí)還具有容納等效平衡重的重要作用。將發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋包覆等效平衡重的外殼結(jié)構(gòu)擴(kuò)大至使發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋內(nèi)部留下安裝磁極的空間。

磁極對稱分布在發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋的內(nèi)部，作為發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電集成系統(tǒng)中的“定子”；線圈與線圈架共同組成發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電系統(tǒng)中的“轉(zhuǎn)子”，通過合理布置線圈架上的線圈在沿圓周方向上的分布，使線圈與線圈架整體的質(zhì)量與質(zhì)心位置等效常規(guī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)平衡重的質(zhì)量與質(zhì)心位置，在“轉(zhuǎn)子”旋轉(zhuǎn)過程中，線圈與線圈架整體中和發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)不平衡質(zhì)量所造成的震動(dòng)，起到常規(guī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中平衡重的作用。電刷安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋的內(nèi)部，和線圈架上的換向器接觸，將線圈中產(chǎn)生的電能導(dǎo)出。發(fā)動(dòng)機(jī)后端蓋對磁極、線圈、線圈架起“外殼”保護(hù)作用。