內燃電磁旋轉發動的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種內燃電磁旋轉發動機，它是將內燃活塞、氣墊活塞、勵磁極三者固定在同一根軸上并與內燃氣缸、氣墊缸、磁電機三者對應套裝。內燃活塞在氣缸中膨脹下行推動氣墊活塞和勵磁極同步下行將熱能轉化為壓縮空氣能和電磁能；壓縮空氣能作為內燃活塞上行時的儲備能量；勵磁極與磁電機的定子切割磁力線，使分布在磁電機磁芯內凸極上的短路線圈在勵磁極上下行的過程中產生交變的磁通，這個交變的磁通與磁電機的轉子內分布的永磁極作用使轉子作同步轉動。將內燃活塞往返運動直接轉化為磁電機的旋轉運動并由磁電機對外輸出動力，具有結構緊湊、沒有亢長的動力傳輸鏈、效率高。
【專利說明】內燃電磁旋轉發動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種內燃電磁旋轉發動機，具體涉及內燃發動機領域。
【背景技術】
[0002]常規的內燃發動機均通過曲柄連桿機構將活塞的往復直線運動轉化為曲軸的旋轉運動。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種內燃電磁旋轉發動機，它是將內燃活塞、氣墊活塞、勵磁極三者按上中下的順序固定在活塞桿上，并與內燃氣缸、氣墊缸、磁電機三者對應套裝。內燃活塞在內燃氣缸中膨脹下行推動氣墊活塞和勵磁極同步下行將熱能轉化為壓縮空氣能和電磁能；壓縮空氣能作為內燃活塞上行的儲備能量，即內燃活塞下行完成后壓縮空氣能釋放驅動氣墊活塞使內燃活塞和勵磁極同步上行使內燃活塞按兩沖程往復循環；勵磁極則與磁電機的定子切割磁力線，使分布在磁電機磁芯內凸極上的短路線圈在勵磁極往返上下行的過程中產生交變的磁通，這個交變的磁通與磁電機的轉子內分布的永磁極作用使轉子作同步轉動。將內燃活塞往返運動直接轉化為磁電機的旋轉運動并由磁電機對外輸出動力，具有結構緊湊、沒有亢長的動力傳輸鏈、效率高，能夠通過PLC編程器來設定進氣點和點火時間點使內燃機的的往復運動與磁電機的旋轉運動同步。
[0004]本發明是有如下技術方案實現的:一種內燃電磁旋轉發動機，包括:內燃氣缸、設置在內燃氣缸頂部的，為其提供燃氣電動進氣門、點火裝置、套裝在內燃氣缸中的內燃活塞、固定在內燃活塞中心的活塞桿、固定的活塞桿中部和下端氣墊活塞和勵磁極、與內燃氣缸底部通過法蘭連接氣墊缸、與氣墊缸通過螺栓連接的磁電機、設置在氣墊缸外的與氣墊缸連通的穩壓缸、為磁電機供電和輸出電能的啟動電路和整流電路、固定在磁電機定子上的，與磁電機的轉子非接觸的磁性傳感器和用于檢測活塞上下位置的磁性傳感器、與傳感器連接的PLC編程器、蓄電池；其特征在于:所述的內燃活塞和氣墊活塞以及勵磁極三者與內燃氣缸和氣墊缸以及磁電機對應套裝，內燃活塞和氣墊活塞以及勵磁極三者分上中下固定在活塞桿上形成能夠在內燃氣缸和氣墊缸以及磁電機內同步自由上下滑動的結構；所述的勵磁極是由圓鋼套和均勻固定在圓鋼套外周的2N片弧形的強磁體組成，2N片強磁體按N極S極交替分布，2N片強磁體的高度為內燃活塞的最大行程的兩倍，圓鋼套的管壁設置有頂絲；所述的氣墊缸上端設有法蘭板，氣缸底板中心為通孔，通孔內制有環形槽并嵌裝密封圈用于與活塞桿動配合將氣墊缸封閉，在氣墊缸上設置有進氣電磁閥和排氣電磁閥；將內燃活塞和氣墊活塞先固定在活塞桿上，活塞桿由氣墊缸底部中心孔穿過使氣墊活塞與氣墊缸套裝、內燃氣缸與內燃活塞套裝，將內燃氣缸底部法蘭與氣墊缸上法蘭對應由螺栓將兩者連接為整體，再將勵磁極與活塞桿的下端套裝并由頂絲緊固；氣墊缸的排氣電磁閥依次與壓力傳感器、穩壓缸連接，壓力傳感器與PLC編程器連接控制進氣電磁閥，使穩壓缸內經常保持2 — 3Kg/cm2.的壓力，排氣電磁閥由PLC編程器控制切換氣墊缸與穩壓缸的氣體通路，當需要內燃活塞上行程加速的時候關閉排氣電磁閥使氣墊缸內的壓力增大，上行完成后排氣電磁閥自動開啟。
[0005]所述的磁電機是由定子和轉子組成:定子是由具有高導磁的圓管狀的磁芯、以及嵌裝在磁芯內外凸極上的短路線圈和發電線圈以及分布在磁芯兩個端軸上的軸承組成；在磁芯中部的內外周均布有若干凸極且內外凸極呈同向的空間偏角分布，這個偏角是為了保證磁電機的轉子能夠始終是一個方向旋轉，在磁芯的若干內外凸極上均套裝有線圈，其中若干內凸極上的線圈使用電阻率較高的導線間隔繞制并且各自短路；外凸極上的線圈使用漆包線繞制，外凸極上的發電線圈作為可逆直線電動機的勵磁線圈使磁芯與勵磁極形成直線電動機，由啟動電路控制將蓄電池的電能接入為發動機提供初始啟動的動力，發動機啟動完成后由PLC編程器切換將直線電動機的工作狀態轉為直線發電機的工作狀態為外界輸出電能，并經整流電路為蓄電池充電；所述的轉子由圓筒和分布在圓筒內壁的2N圓弧形強磁體組成，轉子的兩端為軸承孔，轉子與分布在磁芯兩端的軸承配合形成具有一定氣隙的并能夠轉動磁電機，轉子作為內燃機的動力輸出裝置其可以外套皮帶輪或者齒輪。
[0006]所述的磁性傳感器固定在磁電機的一個軸端上并與磁電機的轉子外壁非接觸，磁性傳感器的作用是:當勵磁極下行與定子當磁芯切割時磁芯的外凸極所產生的感生磁場使轉子偏轉360/2N度，如果轉子在偏轉360/2N度之前勵磁極沒有上行轉子則會發生喘振使得轉子無法正常旋轉，為保證轉子能夠正常運轉就必須在轉子偏轉360/2N度之前由磁性傳感器為PLC編程器提供信號關閉排氣電磁閥將穩壓缸與氣墊缸的供氣通道切斷使氣墊缸內壓力增大，縮短內燃活塞在下止點的停留時間，使內燃活塞和氣墊活塞以及勵磁極快速上行實現外凸極的磁場換向。
[0007]所述的檢測內燃活塞上下止點的兩只磁性傳感器分別固定在定子的磁芯上下兩軸端的外壁，它通過檢測勵磁極的位置來確定活塞在上下止點，它與檢測磁電機的偏轉角度的磁性傳感器的工作點一致，設置了檢測內燃活塞上下止點的磁性傳感器的目的是:當磁電機的負載過大時可能出現滯轉或者掉速，如果只有檢測磁電機的偏轉角度的磁性傳感器則發動機不能正常工作，而設置了上下止點磁性傳感器則不會影響發動機的上下行。
[0008]本發明的積極效果
[0009]1.將內燃活塞往返運動直接轉化為磁電機的旋轉運動并通過磁電機的轉子對外輸出動力具有結構緊湊、沒有亢長的動力傳輸鏈以及電能轉換鏈、效率高。
[0010]2.通過PLC編程器來設定進排氣點，能夠避免出現像常規兩沖程內燃機的串氣現象所造成的燃料浪費，節能效果好。
[0011]3.運動部件少、結構簡單，常規加工即可實現。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本發明經一部詳細說明:
[0013]圖1為本發明的結構示意圖。
[0014]圖2為圖的A-A剖視圖。
[0015]圖3為圖1的磁電機定子圖。
[0016]圖中:1、內燃氣缸，1-1、電動進氣門，1-2、點火裝置，1-3、排氣門，1-4、法蘭，2、內燃活塞，3、活塞桿,4、氣墊活塞,5、勵磁極,5-1、軟鐵管,5-2、弧形強磁體,5-3、頂絲,6、氣墊缸,6-1、上法蘭,6-2、密封圈，7、進氣電磁閥,8、排氣電磁閥,9、壓力傳感器，10、穩壓缸，11、磁電機，12、磁性傳感器，13、磁性傳感器，14、磁性傳感器，15、啟動電路，16、整流電路，17、PLC編程器，18、蓄電池。
[0017]磁電機11中:a、定子，a-Ι、磁芯，a_2、短路線圈，a_3、發電線圈或勵磁線圈，a_4、軸端，a_5、軸承，b、轉子，b-Ι、圓筒，b_2、2N只弧形強磁體。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、2、3所不:一種內燃電磁旋轉發動機，包括:內燃氣缸1、設置在內燃氣缸I頂部的，為其提供燃氣的電動進氣門1-1、點火裝置1-2、套裝在內燃氣缸I中的內燃活塞2、固定在內燃活塞2中心的活塞桿3、固定的活塞桿3中部和下端氣墊活塞4和勵磁極5、與內燃氣缸I的底部通過法蘭1-4和上法蘭6-1連接氣墊缸8、與氣墊缸6連接的磁電機11、設置在氣墊缸6外的與之連通的穩壓缸9、為磁電機11供電和輸出電能的啟動電路15和整流電路16、固定在磁電機11定子a上的，與磁電機11的轉子b非接觸的磁性傳感器12和用于檢測內燃活塞2上下止點位置的磁性傳感器13和14、與壓力傳感器10、磁性傳感器12、13、14連接的，為整機提供程序控制的PLC編程器17、蓄電池18 ;其特征在于:所述的內燃活塞2和氣墊活塞4以及勵磁極5三者與內燃氣缸I和氣墊缸6以及磁電機11對應套裝，內燃活塞2和氣墊活塞4以及勵磁極5三者分上中下固定在活塞桿3上形成能夠在內燃氣缸I和氣墊缸6以及磁電機11內同步自由上下滑動的結構；所述的勵磁極5是由圓鋼套5-1和均勻固定在圓鋼套外周的2N片弧形的強磁體5-2組成，2N片強磁體5_2按N極S極交替分布，2N片強磁體5-2的高度為內燃活塞2的最大行程的兩倍，圓鋼套5-1的管壁設置有頂絲5-3 ;所述的氣墊缸6上端設有法蘭6-1，氣墊缸6的底部有中心通孔，通孔內制有環形槽并嵌裝密封圈6-3用于與活塞桿3動配合將氣墊缸封閉,在氣墊缸6上設置有進氣電磁閥7和排氣電磁閥8，排氣電磁閥8依次與壓力傳感器9、穩壓缸10連接，壓力傳感器9與PLC編程器17連接控制進氣電磁閥7使穩壓缸10內經常保持2 — 3Kg/cm2.的壓力，排氣電磁閥9由PLC編程器17控制切換氣墊缸6與穩壓缸10的氣體通路。
[0019]如圖2、3所示:所述的磁電機11是由定子a和轉子b組成:定子a是由具有高導磁的圓管狀的磁芯a-Ι、嵌裝在磁芯a-Ι內外凸極上的短路線圈a_2和發電線圈a_3以及分布在磁芯a-Ι兩個端軸a_4上的軸承a_5組成；在磁芯a_l中部的內外周均布有若干凸極且內外凸極呈同向的空間偏角分布，這個偏角是為了保證磁電機11的轉子b能夠始終是一個方向旋轉，在磁芯a-Ι的若干內凸極上均套裝有短路線圈a-2以及套裝在若干外凸極上的發電線圈a-3，其中若干內凸極上的短路線圈a-2使用電阻率較高的導線間隔繞制；夕卜凸極上的發電線圈a-3使用漆包線繞制，外凸極上的發電線圈a-3還作為可逆直線電動機的勵磁線圈使用，由啟動電路15控制將蓄電池18的電能接入使磁芯a-Ι與勵磁極5形成直線電動機工作狀態為發動機提供初始啟動的動力，發動機啟動完成后由PLC編程器18切換將直線電動機的工作狀態轉為直線發電機的工作狀態為外界輸出電能，并經整流電路16為蓄電池18充電；所述的轉子b由圓筒b-Ι和分布在圓筒b-1內壁的2N圓弧形強磁體b_2組成，轉子b的兩端為軸承孔，轉子b與分布在磁芯a-Ι兩端的軸承a-5配合形成具有一定氣隙的并能夠轉動磁電機11。
[0020]如圖1所示:所述的磁性傳感器12固定在的磁芯a-Ι的軸端a_4的一端并與磁電機11的轉子b外壁非接觸為PLC編程器17提供信號操縱排氣電磁閥8開啟或者關閉；所述的磁性傳感器13和14分別固定在磁芯a-Ι上下兩軸端a-4的外壁，它通過檢測勵磁極5的位置來確定內燃活塞2的上下止點，它與檢測轉子b偏轉角度的磁性傳感器12的工作點一致。
【權利要求】
1.一種內燃電磁旋轉發動機，包括:內燃氣缸(I)、設置在內燃氣缸(I)頂部的，為其提供燃氣的電動進氣門(1-1)、點火裝置(1-2)、套裝在內燃氣缸(I)中的內燃活塞(2)、固定在內燃活塞(2)中心的活塞桿(3)、固定的活塞桿(3)中部和下端氣墊活塞(4)和勵磁極(5)、與內燃氣缸(I)的底部通過法蘭(1-4)和上法蘭￠-1)連接氣墊缸(8)、與氣墊缸(6)連接的磁電機(11)、設置在氣墊缸(6)外的與之連通的穩壓缸(9)、為磁電機(11)供電和輸出電能的啟動電路(15)和整流電路(16)、固定在磁電機(11)定子(a)上的，與磁電機(11)的轉子(b)非接觸的磁性傳感器(12)、固定在磁電機(11)定子(a)兩端的用于檢測內燃活塞(2)上下止點位置的磁性傳感器(13)和(14)與壓力傳感器(10)、磁性傳感器(12)、(13)、(14)連接的，為整機提供程序控制的PLC編程器(17)、蓄電池(18);其特征在于:所述的內燃活塞(2)和氣墊活塞(4)以及勵磁極(5)三者與內燃氣缸(I)和氣墊缸(6)以及磁電機(11)對應套裝，內燃活塞(2)和氣墊活塞⑷以及勵磁極(5)三者分上中下固定在活塞桿(3)上形成能夠在內燃氣缸(I)和氣墊缸￠)以及磁電機(11)內同步自由上下滑動的結構；所述的勵磁極(5)是由圓鋼套(5-1)和均勻固定在圓鋼套外周的2N片弧形的強磁體(5-2)組成，2N片強磁體(5-2)按N極S極交替分布，2N片強磁體(5_2)的高度為內燃活塞(2)的最大行程的兩倍，圓鋼套(5-1)的管壁設置有頂絲(5-3);所述的氣墊缸(6)上端設有法蘭￠-1)，氣墊缸￠)的底部為中心通孔，通孔內制有環形槽并嵌裝密封圈(6-2)用于與活塞桿(3)動配合將氣墊缸封閉,在氣墊缸(6)上設置有進氣電磁閥(7)和排氣電磁閥⑶；排氣電磁閥⑶依次與壓力傳感器(9)、穩壓缸(10)連接,壓力傳感器(9)與PLC編程器(17)連接控制進氣電磁閥(7)使穩壓缸(10)內經常保持2 — 3Kg/cm2.的壓力，排氣電磁閥(9)由PLC編程器(17)控制切換氣墊缸(6)與穩壓缸(10)的氣體通路。
2.根據權利要求1所述的內燃電磁旋轉發動機，其特征在于:所述的磁電機(11)是由定子(a)和轉子(b)組成:定子(a)是由具有高導磁的圓管狀的磁芯(a-Ι)、嵌裝在磁芯(a-Ι)內外凸極上的短路線圈(a-2)和發電線圈(a-3)以及分布在磁芯(a_l)兩個端軸(a-4)上的軸承(a-5)組成；在磁芯(a_l)中部的內外周均布有若干凸極且內外凸極呈同向的空間偏角分布，在磁芯(a-Ι)的若干內凸極上均套裝有短路線圈(a-2)以及套裝在若干外凸極上的發電線圈(a_3)，其中若干內凸極上的短路線圈(a-2)使用電阻率較高的導線間隔繞制；外凸極上的發電線圈(a_3)使用漆包線繞制，外凸極上的發電線圈(a-3)還作為可逆直線電動機的勵磁線圈使用，由啟動電路(15)控制將蓄電池(18)的電能接入使磁芯(a-Ι)與勵磁極(5)形成直線電動機工作狀態為發動機提供初始啟動的動力，發動機啟動完成后由PLC編程器(18)切換將直線電動機的工作狀態轉為直線發電機的工作狀態為外界輸出電能，并經整流電路(16)為蓄電池(18)充電；所述的轉子(b)由圓筒(b-Ι)和分布在圓筒(b-Ι)內壁的2N圓弧形強磁體(b-2)組成，轉子(b)的兩端為軸承孔，轉子(b)與分布在磁芯(a-Ι)兩端的軸承(a_5)配合形成具有一定氣隙的并能夠轉動磁電機(11)。
3.根據權利要求1所述的內燃電磁旋轉發動機，其特征在于:所述的磁性傳感器(12)固定在的磁芯(a-Ι)的軸端(a-4)的一端并與磁電機(11)的轉子(b)外壁非接觸為PLC編程器(17)提供信號操縱排氣電磁閥(8)開啟或者關閉。
4.根據權利要求1所述的內燃電磁旋轉發動機，其特征在于:所述的磁性傳感器(13)和(14)分別固定在磁芯(a-Ι)上下兩軸端(a-4)的外壁，它通過檢測勵磁極(5)的位置來確定內燃活塞(2)的上下止點，它與檢測轉子(b)偏轉角度的磁性傳感器(12)的工作點一致。
【文檔編號】F02D43/00GK204099055SQ201420585784
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】徐建寧 申請人:徐建寧