[发明专利]一种小型转子发动机发电集成系统及工作方法

说明书

本发明公开的一种小型转子发动机发电集成系统及工作方法，属于小型转子发动机领域。本发明包括发动机后端盖、线圈绕组、线圈架、磁极、平衡重、整流器。沿平衡重圆周方向均匀散布磁极，组成磁极平衡重，作为发动机发电集成系统中的“转子”。线圈绕组、线圈架与发动机后端盖构成发动机发电集成系统中的“定子”。磁极平衡重依靠自身的转动惯量与发动机其他部件转动惯量的协调匹配，实现中和发动机的旋转不平衡质量所造成的震动的作用。为避免对磁极磁场影响，平衡重改用非磁性材料。本发明能够实现发动机发电集成设计，满足小型发动机发电的功能，同时在最大程度上精简结构，能够保证小型发动机发电集成系统的小型化与集成化。

技术领域

本发明涉及用于小型转子发动机的辅助设备，尤其涉及一种基于转子发动机的发电系统及工作方法，属于小型转子发动机领域。

背景技术

随着微电子机械系统(MEMS)的发展和多种微型化军事装备概念的提出，研制体积小、质量轻、能量密度高、能持续运行的微能量系统已成为各国关注的焦点。与常规的便携式电源相比，微小型发动机采用碳氢作为燃料，其能量密度要高的多，电压也能保持稳定，还具有成本低廉的优点。因此微小型发动机在工业、农业、环境保护、医疗卫生等各行各业的电子器件将有广泛的应用前景，还可直接为微型汽车、微型飞机、微型泵等微型机械提供动力。

当前针对微小型转子发动机的研究主要集中在结构与机理研究上，而忽视了对辅助设备的研究；针对发动机发电系统的研究主要集中在现有发动机和现有发电机之间的耦合、匹配，而忽视了对发动机集成发电机系统的研究。发动机带动发电机运转进行发电的技术已经成熟，现有汽车发动机上非常普遍。然而小型化发动机如果继续沿用发动机、发电机分隔的理念，再加上中间的驱动设备，必将无法在小型化的路上走的更远。发动机发电集成系统提供了一种解决发动机小型化之后发电系统体积难以精简的办法，那就是将发电机抽象化，只将其基本功能提取出来，应用在发动机的结构上。为了适应发动机小型化的需求，发动机发电集成系统的研究就有了非常重大的意义。

发明内容

针对传统发动机-发电机联合发电系统在发动机小型化之后，发电系统难以精简的问题，本发明公开的一种小型转子发动机发电集成系统及工作方法要解决的技术问题是：提供一种结构合理、工作可靠的转子发动机发电集成系统，实现发动机发电集成设计，满足小型发动机发电的功能，同时在最大程度上精简结构，能够保证小型发动机发电集成系统的小型化与集成化。

本发明的目的是通过下述技术方案实现。

本发明公开的一种小型转子发动机发电集成系统，包括发动机后端盖、线圈绕组、线圈架、磁极、平衡重、整流器。

平衡重用于中和发动机的旋转不平衡质量所造成的震动。平衡重安装在发动机偏心轴末端，与发动机偏心轴一同进行稳定的旋转运动，转速与发动机偏心轴输出转速保持一致。平衡重依靠自身的转动惯量与发动机其他部件转动惯量的协调匹配，实现中和发动机的旋转不平衡质量所造成的震动的作用，平衡重质心的位置以及偏心质量是最为关键的两个参数。为避免平衡重对磁极磁场影响，平衡重改用非磁性材料。

发动机后端盖作为发动机发电集成系统的两侧端盖之一，具有容纳转子、形成发动机内部燃烧室的功能，同时还具有容纳平衡重的重要作用。将发动机后端盖包覆平衡重的外壳结构扩大至使发动机后端盖内部留下安装线圈架的空间。

沿平衡重圆周方向均匀散布磁极，作为发动机发电集成系统中的“转子”，即将磁极和平衡重集成一体组成磁极平衡重，为实现磁极平衡重中和发动机的旋转不平衡质量所造成的震动，需保证磁极平衡重不改变改进前平衡重整体质心位置以及偏心质量。磁极平衡重在发动机后端盖的内部进行旋转运动。发动机后端盖对磁极平衡重起“外壳”保护作用。在线圈架上缠绕线圈绕组，线圈绕组由若干个小线圈串联而成，小线圈的个数与磁极的个数保持一致。单个小线圈绕行轴线的方向与磁极平衡重直径方向保持一致。线圈绕组、线圈架与发动机后端盖构成发动机发电集成系统中的“定子”。线圈绕组的输出端透过发动机后端盖，与发动机外部的整流器结合，向外输出直流电。