配有交流發電機的內燃機的制作方法

專利名稱：配有交流發電機的內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種內燃機，用在一種可攜帶的、手工操作的工作器 具上，如一種馬達鏈鋸、分割磨機、清除切割機、鼓風設備等等，其中該內燃機包含 一活塞； 一配有一火花塞的燃燒室；及一由活塞驅 動旋轉的曲軸，該曲軸被支承在一曲軸箱中，該曲軸箱配有一用于燃 燒空氣的入口和一用于將燃燒廢氣排出的出口，還配有一隨同曲軸旋 轉的輪體和一由曲軸驅動的交流發電機，該發電機向耗電器饋電。
技術背景就這種內燃機而言，眾所周知的是，使用交流發電機作為能源以 用于點火操作、正如用作為耗電器的能源一樣，例如用于化油器加熱、 電鋸操作加熱，等等。在可攜帶的、手工操作的工作器具的外殼中，只有很少的結構空 間用于安裝交流發電機。為了獲得足夠的功率，交流發電機必須設計 得適當的大，并且是強力的；于此必須考慮到的是用在可攜帶的、 手工操作的工作器具上的交流發電機要經受巨大的機械性負荷，例如 由于振動造成的機構性負荷。還須適當考慮到交流發電機的熱狀態， 借以避免對發電機本身和/或對安裝環境的危害。發明內容本發明的任務是提供一種配有交流發電機的內燃機，這種交流發 電機只需要很少的結構空間，能提供足夠的電功率，而且能在很長的 工作壽命中經受住機械負荷和熱負荷。依本發明，上述任務是由一種用在可攜帶的、手工操作的工作器 具上內燃機加以解決的。該內燃機包含 一活塞； 一配有一火花塞的 燃燒室；及一由活塞驅動旋轉的曲軸，該曲軸被支承在一曲軸箱中， 該曲軸箱配有一用于燃燒空氣的入口和一用于將燃燒廢氣排出的出 口，還配有一隨同曲軸旋轉的輪體和一由曲軸驅動的交流發電機，該 發電機向耗電器饋電。根據本發明，交流發電機被安置在輪體的徑向 界限之內和曲軸箱之外；交流發電機的定子被曲軸穿過，轉子抗扭地 與輪體相連。
交流發電機被安置在輪體的徑向界限內面和曲軸箱的外面。這 樣，發電機可以部分地伸入到曲軸箱中和/或輪體中，或者與之集成。 配有特定立式感應線圏的定子被曲軸穿過，而轉子則抗扭地與輪體相 連。由于交流發電機被安置在曲軸箱和輪體之間的范圍內，從而獲得 了防止損害和臟污的一種機械性保護。如果曲軸箱具有相應的設計結 構、而且隨同曲軸而旋轉的輪體有所改進，交流發電機就可安裝在相 應的空間中，不要依曲軸方向明顯地加大其結構長度。隨同曲軸旋轉的輪體例如可以是一離合器的與曲軸抗扭地相連的 部分，內燃機的一作業工具就是經過該離合器被傳動的。輪體最好由 一鼓風葉輪形成，該鼓風葉輪為內燃機輸送冷卻空氣。該鼓風葉輪在 其朝向曲軸箱的一邊上承載著轉子，其中轉子有意地集成到鼓風葉輪 體中。這種集成可以達到這樣的程度，使得定子基本上處在輪體的外 輪廓以內，也就是鼓風葉輪體正好完全搭接著轉子。磁環的各磁體最好處在輪體本身的容納槽中，而且最好在這些容 納槽中通過粘接或夾接以保證防止掉落。為了改善磁通量，轉子的磁環可以具有一居于外面的輒環(Rueckschlussring )。單個磁體的布置 以代替磁環也可能是符合要求的。定子基本上由一線圈體所形成，該線圏體由一定子磁軛以處于線 圏體外圓周上的極所夾持。其中定子磁軛是由至少兩個厚度很小的電 工鋼片組合而成，其中其中一電工鋼片被安置在線圈支座的一端頭 上，另一電工鋼片則安置在線圍支座的另一端頭上。定子電工鋼片的 極以一定的間距彼此嚙合在極之間，并處在線圈支座的外圓周上，其 中兩個電工鋼片在線團支座的內圓周上可導流地彼此嚙合。最可取的 是，在線圈體內圓周上的定子電工鋼片形狀配合地或傳力地上下相疊 合，和/或與線圏體相連，例如相夾接。為了避免極爪之間的非所希望 的漏磁通量，相鄰極爪之間的間距應設計得大于2 mm，最好大于3 mm。為了一方面在大約300轉/分的小的轉速條件下有足夠高的功率， 另一方面在大約15000轉/分的高的轉速條件下沒有過高的放熱，定子 板片的厚度選擇為大約〈lmm。其中定子板片最好用電工鋼片制成。電 工鋼片具有正的性質，就是它由于高的電阻之故而能減少有害的渦 流，而且能良好地導引磁通量。這樣就能創造出結構小的配有立式線 圈的齒形電極發電機，這樣齒形電極發電機具有從300轉/分至15000
轉/分的高轉速動力，不會變熱。采用齒形電極發電機，在低轉速情況下提供的功率為2至20瓦，在高轉速情況下提供的功率在40至大約 200瓦之間。為了能提供足夠的電功率，兩個相鄰的極之間的距離相當于一次 曲軸旋轉的n-分之一加以設計，此處的n是6和24之間的一個整數。 有利的發展表明定子具有均勻分布在線圍體圓周上的十二個極，其 中六個極配給一端的定子板片，另六個極配給另一端的定子板片。這 種發電機所表示的功率在2至200瓦之間。按本發明的一種特定的方案，交流發電機不僅作為能源配置，而 且同時還作為點火角傳感器而配置的。為此，交流發電機的信號須進 行電子分析處理，因為交流電壓信號含有其特征，這些特征可以推斷 出曲軸的旋轉位置。如果要識別一特征，可以將曲軸的實際旋轉位置 配置給該特征的相應的曲軸角，從而可實現相應于該曲軸角的點火， 不需要旋轉角傳感器。按本發明的一種優選改進方案，最好將作為齒形電極發電機、星 形發電機設計的交流發電機作為啟動馬達接通，借以啟動內燃機，或 者至少支持啟動過程。有利的是，交流發電機在第一工作狀態中作為 能源和/或信號發送器例如點火角傳感器加以接通；在第二工作狀態中 則作為啟動馬達接通。其中該系統在第二工作狀態中由一能源例如一 外在的或內在的啟動用蓄電池饋電。 一啟動用蓄電池然后可以在交流 發電機的第一工作狀態中從該發電機充電。在本發明的專利申請書中，"交流發電機"這一概念通常應如此 理解，就是交流發電機(通過相應地其它接線)也可以用作為啟動馬 達。 一種也可用作為啟動馬達的交流發電機通常也稱之為交流電機。本發明的其它特征見其它從屬權利要求、說明書及附圖中所述。


在附圖中下面將詳細繪出本發明所說明的一些實施例。附圖表示圖l配有交流發電機的一種內燒機示意圖，圖2在圖1所示的內燃機上所安置的交流發電機的結構示意圖，圖3圖2所示的交流發電機的定子的分解圖，圖4圖2所示定子的端視圖， 圖5沿圖4中V-V線的斷面圖，圖6圖l所示內燃機的斷面圖，配有固定在曲軸箱上的定子，圖7安裝在內燃機上的交流發電機的放大斷面圖，圖8定子在內燃機的曲軸箱上的固定的放大圖，圖9交流發電機的一條理想化的電壓曲線圏，圖10轉子的結構示意圖，在冷卻風機的鼓風葉輪中作為集成的部件，圖11圖9所示的鼓風葉輪的正視圖，配有交流發電機的集成的轉子，圖12鼓風葉輪的一正視圖，配有集成的轉子及保持在鼓風葉輪的 容納槽中的磁體，圖13鼓風葉輪的背側視圖，配有集成的轉子和所安置的磁軛環 圖14鼓風葉輪的背側視圖，配有夾持在容納槽中的各個磁體， 圖15交流發電機的一配有固定連板的定子的另一種實施例分解圖，圖16圖15所示定子的正視圖，處于組裝的狀態中，圖17圖16所示定子的前視圖，圖18沿圖17中xvin-xvin線的一斷面圖，圖19一定子的另一種實施例分解圖，配有加了電工鋼片的磁軛，圖20圖19所示定子的正視圖，處于組裝狀態中，圖21圖20所示定子的前視圖，圖22沿圖2i中xxn-xxn線的一斷面圖，圖23一定子的另一種實施例分解圖，配有加了電工鋼片的磁軛，圖24圖23所示的定子的正視圖，處于組裝狀態，圖25圖24所示定子的一前視圖，圖26沿圖25中XXVI-XXVI線的一斷面圖，圖27一定子的圓周區段，配有特定設計的爪極的俯視圖，圖28交流發電機的感應電壓的電壓曲線，配有圖27所示的爪極設計，圖29轉子的一磁環的設計的一種實施例，圖30用于保持定子的底板的正視圖，配有圖16或20所示的固定連板，
圖31用于保持定子的底板的一斷面圖，配有夾緊件， 圖32圖31所示用于夾持的夾緊件的放大圖， 圖33 —底板和一定子之間的楔形連接件的示意圖， 圖34配有二極定子的一種交流發電機示意圖， 圖35圖34所示定子的正視圖， 圖36沿圖35中XXIX-XXIX線的一斷面圖， 圖37 —線圏架的透視圖，配有巻繞的線圈， 圖38圖37所示定子的透視圖，配有用于信號導線的接頭， 圖39圖38所示的定子，配有已連接的信號導線， 圖40 —線圈體的透視圖，配有保持在線團體上的電連接部分， 圖41圖40所示線圏體的透視圖，配有連接到線團上的信號導線， 圖42 —線圈體的透視圖，配有巻線的線圈和一按繞線技術繞在一 芯軸上的線圈端頭，以及配有插套的信號導線，圖43圖42所示的線圈體，配有安置在芯軸上的插套， 圖44圖43所示的線圏體，配有固定插套的定子板片， 圖45 —種作為星形發電機構成的交流發電機的簡圖。
具體實施方式
在圖1中以示意圖繪出一種內燃機l，該內燃機在實施例中是作為 二沖程內燃機設計的。但本發明并不局限于單缸或多缸二沖程內燃機 的使用；本發明也可實用于單缸或多缸四沖程內燃機或其它發動機例 如擺動活塞式發動機。在現代的工作器具如馬達鏈鋸、分割磨機、清 除切割機、鼓風設備等上，這類發動機特別是活塞式發動機，都是作 為驅動馬達使用的。內燃機l包含一配有一曲軸箱3的氣缸2，在該曲軸箱中可旋轉地 支承著一曲軸4。在氣缸2中設計了一燃燒室5，該燃燒室由一上下運 動的活塞6加以限制。活塞6經過一連桿7而與曲軸箱3中的曲軸4 相連，并驅動該曲軸旋轉。在所示的實施例中，用于燃燒空氣和/或混 合物的一入口窗8匯入到燃燒室5中，其中該入口窗8在溢流通道l4 的端部處設置在氣缸壁上。溢流通道14的另一端則朝向曲軸箱3敞 開。此外，還配置一出口 9，經過該出口可從燃燒室5中排除燃燒廢氣。經過一化油器IO，向內燃機l供給一種燃油/空氣混合物，其中混 合物入口 11通入到曲軸箱3中。燃燒空氣經過一空氣濾清器12被吸
入，并經過抽吸管道13和化油器10而被輸送至混合物入口 11。在活 塞6向上行進時，由于在曲軸箱3中產生的負壓而使混合物經過混合 物入口 11被吸入到曲軸箱3中。在活塞6向下行進時，被吸進曲軸箱 3中的混合物經過溢流通道14而被引到入口窗8，并流入燃燒室5。在 活塞繼續向上行進時，入口窗8和出口9被關閉，從而使燃燒室5中 存在的混合物被壓縮。被壓縮了的混合物經過一火花塞15而被點火； 膨脹的燃燒氣體驅使活塞6向下運行，其中出口19被打開，并且燃燒 氣體可流出去。流入的燃燒空氣量通過化油器10中的一可擺動的節流 閥10a加以控制。
在所示的實施例中，由曲軸4驅動一用于冷卻空氣供給的鼓風葉 輪51以及一交流發電機16，其中交流發電機16的感應電壓信號便經 過一導線17被輸送給一點火單元18。該點火單元18經過一高壓電纜 25而與火花塞15相連。高壓電纜25和電導線17是作為馬達1和點火 單元18之間的連接而充分發揮其功用的。
在內燃機l上所設置的交流發電機16在一種第一種實施例中最好 是作為所謂的齒形電極發電機設計的，如在圖2中以分解圖示意地繪 示出的那樣。 一般地說都指的是一種交流電機，這種交流電機按一種 工作方式作為發電機加以操作，并在一種優選的結構設計中具有例如 一種齒形電極發電機的構造。發電機16可以用于為耗電器饋電，例如 為化油器加熱系統96送電，該化油器加熱系統經過一電纜95與點火 單元18相連。此外，交流電壓信號的能源也可用于其它內在的及外在 的耗電器，因此也可以為一蓄電池充電，這種蓄電池例如對點火裝置 或者對電的或電磁的起動器饋電。交流電壓信號必要時也可在點火單 元18中加以準備。
根據一種優選方案，交流發電機16是如此設計的或接線的，使得 它也可以按另一種工作方式作為啟動馬達工作。作為啟動馬達工作的 交流發電機16可以單獨用于內燃機1的啟動，或者支持啟動過程，例 如同一繩索牽引啟動器一起工作。最好是，交流發電機16如此設計， 使得它能在一種工作狀態中作為啟動馬達來啟動內燃機l，而不需要其 它外來幫助。另一方面，在另一種通過一開關單元77而接通的工作狀 態中，發電機16也可作為能源和/或信號源加以使用，以便例如經過導 線17向點火單元18饋電，并發出一種點火角信號。因此，交流發電
機16同時是能源、點火角給定器、信號發送器、傳感器和啟動馬達， 視其按何種工作方式經過開關單元77接通而定。在其作為啟動馬達的 情況下，發電機16由一能源78饋電，該能源可以是一種可充電的起 動電池，而且在啟動時也可為點火提供必要的能量。能源78可經過開 關單元77和導線76接通到發電機上。下述做法可能是有利的，就是將點火單元18與發電機16分開地 安置在一從熱方面講有利的位置上。這樣，由于結構上的原因就可將 點火單元18安置在曲軸箱3的底面上，使得它遠離氣缸2。這一布置 在齒形電極發電機16的結構空間中處在曲軸箱3和輪體50之間也是 有利的。為了保持通往火花塞15的高壓電纜的長度盡可能小，可以將 一高壓單元與點火單元18分開而靠近火花塞加以安置，或者甚至集成 到火花塞中。交流發電機16基本上由一外殼固定的線圈體20構成，該線圏體 經過固定螺釘而可外殼固定地固定在內燃機的曲軸箱3上。固定螺釘 穿過定子40上的固定孔23，其中線團體20在其端頭上分別承載著一 薄板41，薄板的極42搭接在線圈體20的外圓周21上。其結構最好是一種齒形電極發電機的結構。這樣，在本實施例中，安置在線圏體上 的線團22如圖2所示，就總共被十二個極爪42所搭接，其中極爪42 交替從一端側和另一端側搭接著線圏22。極爪形成一磁路的極42以用 于磁交變通量。在極爪42和線圈22之間最好有一種0形墊團29，該 O形墊圈封閉著環槽。圓周分成一種整數的極/極爪42，其目的在于感應一種可有意義的 交流電壓信號。由此，經過一次曲軸旋轉應產生一具有多個周期的交 流電壓信號。最好將一次曲軸旋轉分成為n個周期T，其中n應大于2， 但最大只能為12。 n最好是4和8之間的一個整數，特別是5和7之間 的一個整數。在本實施例中如圖9所示，n被選擇為6，從而產生一種 具有6個全波或12個半波的連續的交流電壓信號。定子40和轉子50 的結構上的配置可以最好如此選擇，使得活塞的上死點TDC接近于最 好最大值的半波。旋轉位置最好位于此處交零Oi最好位于上死點TDC 之前大約15。KW。相應地，活塞的下死點在大約195。KW。定子的精確設計見圖3至5所示。線圈體20是一種特別用塑料制 成的造型體，它具有一外部的環槽，用于容納線圈22或者甚至多個線
圈。本實施例中巻繞在該環槽中的線圈22由若千個磁極形成的極爪42 所搭接，其中這些極爪42沿圓周方向彼此機械地分開。相鄰的極爪42 之間的間距最好大于2mm，特別是大于3mm。在線圏體20的每個端 側面上配置了一定子板片41，其中在所示的實施例中，每個定子板片 41都以6個極爪搭接著線圏22。兩個相鄰極爪之間的圓周距離U，如 圖4所示，為30。KW，所以在定子40的圓周上設置了 12個極爪42作 為極。每6個極分別從一定子板片伸過線團，從而這些極沿圓周方向 交替地配置給一端頭上的一定子板片，或者配置給另一端頭上的另一 定子板片。定子板片41是由一磁性上合適的薄的板片構成的，特別是 由一大約S1 mm厚的薄板片構成的。這里特別適合的是電工硅鋼片。為了固定圖4所示組裝的定子，在線圈體20上和相關的定子板片 41上都配置了通孔23，這些通孔在一種實施例中(圖2、 4、 5)處在 線團體20的徑向內圓周43上。固定孔23穿過線圈體沿徑向在線圏22 以內，所以一搭接著定子40的轉子52不會受到固定機構的妨礙。下 述做法也可能是有利的，就是將固定孔23布置在徑向外圓周上，從而 使線團22處在固定孔23之中。所述形成了定子磁軛的兩個定子板片41在線圏體20的內圓周上 可以導流地彼此相嚙合。最可取的是，定子板片41在線圈體20的內 圓周43上彼此疊置，和/或與線團體20形狀配合地或傳力地相連接， 特別是夾緊。 一個板片41的徑向內接片44作用到另一板片41的相應 凹穴45中。為了實現定子40的外殼固定的裝配而穿過固定孔23的固 定螺釘25附帶地將定子40加以固定，從而即使在機械負荷或電負荷 之下也可防止發生一種軸向散落。為了減小漏磁通量，定子板片41的部位可以適當地成形在兩個極 爪42之間，例如實施整圓，如圖4中虛線所示。如圖2所示，為外殼固定的定子40配置了一由多個單獨的永磁體 31組成的磁環30，其中永磁體31以交替的極性分布在磁環的圓周上。 在所示的實施例中，根據極爪或極42的數目，在定子40上配置了 12 個永磁體31。這些永磁體31沿圓周方向以一種30。KW的角度位移彼 此排列。在一種實施例中，永磁體31被安置在一作為鼓風葉輪51設計的 輪體50上，該輪體抗扭地安裝在曲軸4上。該輪體50在圖1中是作為
虛線表示的圓示意地繪出的。在鼓風葉輪51的輪體50中最好保持在容納槽53 (圖12 )中的永 磁體31，為了增強其磁效應，而用一磁輒環(magnetischer Rtickschluss -ring) 32加以圍繞。如圖6至8所示，在本實施例中最好作為齒形電極發電機設計的 交流發電機16被安置在曲軸箱3和輪體50之間的曲軸4的一端側端部 24的范圍內。在這種情況下，轉子52是一種離合器的一部分， 一臺工 作器具的工具就是經此離合器而由曲軸加以傳動的。這種工作器具例 如是一種分割磨機。交流發電機16的定子40被曲軸4的端頭24穿過， 其中離合器的轉子52被固定在端頭24上。在所示的實施例中，如圖6 至8所示，定子40利用固定螺釘25而固定在曲軸箱4上，為此最好在 曲軸箱4上成形一固定拱頂26，在該固定拱頂的端側27上安放定子磁 軛的一板片41。這樣不僅可達到一種良好的機械性固定，而且同時可 實現一種電的接地連接。線圏22最好以一端電連接在定子板片41上， 從而實現與線團的電接地連接。在按照圖6至8所示的實施例中，定子40和轉子52的安裝是如此 設定的，使得定子40完全處在輪體50的外輪廓之內。在此情況下， 輪體50的軸向位置可以通過相應厚的墊片28而在曲軸的端頭24處加 以調定。通過定子40在輪體50和曲軸箱3之間的位置，交流發電機16就 防止污染及機械影響地受到保護。平面貼靠在固定拱頂26的端側27 上，這不僅能可靠地提供一種良好的接地連接，而且還能確保一種良 好的對曲軸箱3的熱傳導，從而可防止感應線團22或多個感應線團的 過熱。在曲軸旋轉時，轉子52的磁環30圍繞著定子40的極爪或極42 旋轉，這樣，交流發電機16便發出一種正弦形的交變信號，相應于圖 9中所示的理想化的標準化的繪示。交流發電機16的轉子52和定子40 的配置在這種情況下如此進行，使得一種交零Oi較短暫地位于活塞上 死點TDC之前。在圖9中活塞上死點TDC在一交零Oi之后大約15。 KW處；相應地，活塞下死點BDC在大約195° KW處。一定子40的極42或極爪的數目于此是如此加以選擇的，使得兩 個相鄰的極之間的間距相當于一次曲軸旋轉的n-分之一。n最好是一
個介于6和24之間的整數。在本實施例中，n被選定等于12，這樣， 定子40就具有均勻分布在線圏體20圓周上的12個極42。由于有12個極42和以相應數目配置的磁環30的12個永磁體31， 這些永磁體以交替的極性依次分布在圓周上，所以在轉子52旋轉時， 就可得出如圖9所示的信號圖。兩個交零Oi和Ow之間的間距準確地 相當于定子40及轉子52的結構設計的30° KW。在一種360° KW曲軸 旋轉上，因此可獲得信號S的12個交零01至012。兩個交零Oi之間 的時間t取決于曲軸4的轉速，所以時間t是對于曲軸4的轉速的一種 尺度。在每個零位間隔Ni中，因此可以通過對時間t的確定和對定子 的已知結構設計的確定(極42的30。 KW間距)，而為每個零位間隔 Nl至N12求得一種實際的轉速。因此，交流電壓信號S由周期持續時 間T的6個周期I至VI組成。如果根據本發明的交流發電機16不僅用作為能源而且也用作為點 火角信號發送器的話，有利的做法是，將定子40的外殼固定的旋轉位 置如此設定在曲軸3上，使得活塞6的上死點TDC例如處在交流電壓 信號S的半波的最大值處或一交零Oi之后大約15° KW處。定子40 的一種結構性定向是如此確定的，使得活塞6的上死點處在兩個交零 Oi之間的中心上，這樣在半波的最大值區域中，從而可以簡化作為點 火角信號的交流電壓信號S的分析處理。為了無誤地識別感應出的交 流電壓信號S的交零Oi，對于通過一可能的電負載的電流在一被等待 的交零Oj之前大約5。至該交零OL之后大約5。進行抑制，例如進行 關斷，也可實施在無負載的發電機16的情況下的零位獲取。圖10中繪示出轉子52的磁環30集成到鼓風葉輪51的輪體50中 的一種原理圖。有利的做法是，將那些以交替的極性彼此并列的永磁 體31嵌置到一共同的保持環33中，該保持環最好設計成塑料環。在 保持環33上配置了各個容納槽34，這些容納槽朝向輪體50的底部54 敞開著。裝備著永磁體31的保持環33依軸向嵌置在輪體50的容納坑 55中。保持環33在容納坑55中的固定最好通過保持板條通過粘合等 予以實現。圖11中示出圖10所示處于裝配狀態中的裝置。容納坑55是作為 鼓風葉輪51的輪體50上的中心沉孔設計成形的，其中保持環33超過 其軸向高度的一部分被容納在輪體50的輪廓中。在圖11所示的實施 例中，為了增強磁通量，安置了一磁軛環32，該磁軛環以適合的方式 抗扭地被保持在容納坑55中。磁軛環32具有卡接連片35，這些卡接 連片經過保持環33而被彎曲，并將該保持環被固定在其在容納坑55 中的位置上。在圖12至14中示出另幾個實施例，該實施例表示轉子52在一種 鼓風葉輪51的一輪體50上的集成。在圖12所示的實施例中，容納坑55的邊緣設計得如此厚，使得 在該壁56上形成了各個容納槽53以用于嵌置永磁體31。永磁體31的 間距A相當于30。KW;所安置的12個永磁體31被均勻地分布在容納 坑55的圓周上的相應容納槽53中。容納坑55的內徑Di是如此設定的， 使得一所配置的定子40可以無碰撞地被搭接。在這種情況下采取如下 布置，使得在定子40的外圓周21和容納坑55的內圓周之間的間隙達 到最小程度，借以保證在永磁體M和定子磁軛的極爪42之間的一種 良好的磁交替作用。嵌置在容納槽53中的永磁體31是機械性固定地被保持的，為此， 容納槽53是略微尺寸不足地設計的。這樣，永磁體31就利用夾緊方 式而被保持在其容納槽53中；為了安全可靠之故，可在每個容納槽53 的所配置的空腔57中加入粘接劑。在圖13所示的實施例中，容納槽53既有沿徑向朝內敞開著的， 也有沿徑向朝外敞開著的。容納槽53由一磁軛環32加以關閉，從而 可獲得一種改進的磁通量。磁軛環32還可借助磁力以達到保持各磁體 的目的；在此最好還是將各磁體通過注塑、粘貼等方式而保持在其容 納槽53中。按圖14所示的實施例，容納槽53是有點尺寸過大地設計的；為 了將永磁體31夾緊在容納槽53中，從側面推入一些塑料條58。這些 條58也可不用塑料而用其它一種合適的材料做成。在其它方面，圖14 所示的結構與圖12所示的相當。在圖15至18中所示的用于齒形電極發電機的定子40的實施例， 從原理上講，其結構設計是與圖3至5所示的定子相同的。為了定子 40的固定，當然與圖3至5所示定子40有所不同，固定連板46被成 形在線團體22上。固定連板46從線圏體22沿徑向特別還可依軸向朝 外經過定子40的外圓周47伸出。于是，定子板片41是如此設計的，
使得固定連板46通過所配置的定子板片41上的一空隙48伸出。
固定連板46的線圏體20上的一種可取的一部式連接詳見圖18所 示的橫斷面圖。
圖19至22所示的實施例就定子40的基本結構而言，與圖15至 18所示的實施例相當。所不同的，定子磁軛不僅由兩個彼此嚙合的定 子板片41形成，而且由總共6個定子板片41a、 41b和41c形成。其中 一極42由3個極爪42a、 42b和42c組成，這些極爪彼此并列和彼此相 疊。這種定子板片結構可減小定子磁軛中的渦輪，從而可導致較小的 熱耗損。
由于上述的定子板片設計，線圈體20便可設計得較窄，從而使其 軸向結構空間大致與圖16至18所示二片式定子的結構空間相當。
圖23至26所示實施例在基本結構上也與圖15至18所示實施例的 定子40相當。其差別在于定子磁軛是設計得有定子板片的，而且包含 4個相互嚙合的定子板片41a和41b。其中一極42分別由兩個極爪42a 和42b組合而成，這兩個極爪彼此相疊。這種加以定子板片的結構可 以減少定子磁軛上的渦流，從而導致較小的熱耗損。
為了固定定子40，配置了居外的、沿徑向伸出的固定連板46，這 些固定連板各自具有一固定孔以用于容納固定螺釘。這些固定連板46 處在一共同的平面中，這個平面大致平行于曲軸箱壁。這樣，定子40 就可簡單地依軸向加以旋緊。
為了能夠從交流電壓信號不費很多力氣而獲知交流發電機16的旋 轉方向，將極爪42不對稱于旋轉方向地加以設計。圖27表示一極爪 42的俯視圖的極爪非對稱形狀，這樣，就從感應的交流電壓信號S得 出一確定的形狀。交流電壓信號的這形狀見圖28中所示。平緩上升的 側面42.10是由極爪42的斜度決定的；而較陡地下降的側面42.20則是 由極爪42的陡棱邊42.2所決定的。因此，在一旋轉方向中，半波總是 隨著一平緩上升的側面42.10開始；如若將旋轉方向反過來，則半波便 會隨著陡的側面42.20開始。因此，半波的上升可識別出旋轉方向。
圖29中示出另一種磁環。永磁體31如此地夾緊在一導磁的、特 別是沖壓成形的片環30.1的相并列的槽口 31.1中，使得相同的極N、 S沿圓周方向相互對峙。這樣，就在片環30.1的內圓周上的兩上槽口 31.1之間形成一相應的磁極N或S。因此，磁環30的內徑可以通過一
生產工具簡單地確定下來，并且獲得磁環30的一高的慣性矩。為了能夠利用固定連板46將一定子40可靠地固定在曲軸箱3上， 最好使用圖30所示的一種固定板60。固定板60可以集成在曲軸箱3 的壁上，或者也可以在曲軸箱3的壁上相應地設計固定拱起點61。固 定拱起點61的貼合面67是配合固定連板46的角位置而加以設計的。 固定連板46的展直可保證定子40深深地嵌入到轉子52中，而不會讓 固定連板46與轉子52的邊緣59相磁撞。為了實現定子的定中心，設 計了一圓柱狀突緣62，定子可推移到該突緣上。圖31和32示出定子固定的另一種設計實施形式。圖31表示一圓 柱狀突緣62的橫斷面，該圓柱狀突緣可以成形在一固定板63上，或 者也可以一部分地直接成形在一曲軸箱3的壁上。圓柱狀突緣62的外 徑Da是與定子40的內徑dj(圖21)相匹配的，所以定子40基本上是 沿徑向無余隙地被支承在圓柱狀突緣62上。作為鎖緊件，配置了一如圖32所示的夾緊螺母64，該螺母以它的 夾緊舌65嚙合到圓柱狀突緣62上，并夾定在該處。因此，夾緊螺母 64依軸向鎖定被安置在圓柱狀突緣62上的定子。為了實現抗扭的保 持，最好沿圓周方向配置一止擋。 一般說來，下述做法是有利的利 用一種夾接方式如一種有利的夾接固定方式，將定子固定在一結構部 件上，例如固定在曲軸箱上。在圖33所示的實施例中，定子40是用一種澆注材料特別是用塑 料注塑而成的。在注塑時，在其內圓周上成形出圓周楔49a，在一圓柱 狀突緣62a上為這些圓周楔配置了相應的楔幾何構形。定子40依軸向 被推移到該圓柱狀突緣62a上，然后加以旋轉，直到圓周楔49a夾緊 地與圓柱狀突緣的圓周楔49b有效相連。定子40是通過特定的自夾緊 摩擦連接方式而被保持在圓柱狀突緣62a上的。為了實現抗扭的固定， 最好旋入一保險銷子66，該保險銷子以其尖頭沿徑向進入到圓柱狀突 緣62a中。這樣，例如在曲軸箱3的壁上便可輕松實現安裝固定。圓 柱狀突緣62a最好加以鑄牢。在圖34至36所示的實施例中，定子40縮徑到一定子磁軛70，該 定子磁軛沿圓周方向經過一次曲軸旋轉的n-分之一伸延。定子磁軛70 經過這樣一圓周角延伸，使得磁環30的兩個磁體31能夠促成定子磁 輒70中的一磁通量。由于磁環30具有12個沿圓周方向等距離布置的永磁體31，所以相鄰的永磁體31之間的間距是30。 KW;也就是說， 只要定子磁軛沿圓周方向經過至少30。KW延伸，就足夠了。線團體被 定子磁輒70穿過，如圖35和36所示。從圖36還可以看出定子磁軛 70是加以定子板片設計的，即是由各個定子板片71組成的。線圈體72 包住各定子板片，并容納著一感應線圈，在該感應線圏中，在磁環30 旋轉的情況下由于交替的磁通量之故而感性一種電壓，該電壓相應于 圖9中所示的理想化的交流電壓信號S。除了定子和轉子的設計結構之外，還需要一種可機械加荷的、安 全的信號導線連接，以用于輸出感應線圈的交流電壓信號S。在圖37 至39所示的實施例中，在線團體20上配置了一支座80以用于一金屬 的空心鉚釘81。線圈端頭82的金屬線是除去絕緣層的，處在空心鉚釘 下面，該空心鉚釘牢固地鉚接在線圈體上。這樣就在線圈的金屬線和 導電的空心鉚釘81之間建立了 一種電連接，該空心鉚釘本身被保持在 電絕緣的線圈體20上。線團體20最好用塑料制成。按照定子板片41的布置，定子板片中的一具有一相應的凹穴83 圍繞著空心鉚釘81的范圍， 一條電的信號導線17被引導穿過空心鉚 釘81。信號導線17在其遠端上有一導電的栓塞84，該栓塞與信號導 線17相連而且可以放在空心鉚釘81中(圖39)。處在空心鉚釘81中 的栓塞84可以按照插頭原理使線圍端頭82同信號導線17實現導電連 接。在圖40和41所示的實施例中，在線圈體20的邊緣上保持著一電 連接部分85，該連接部分的材料與線團體20相同，最好將之沿圓周方 向保持在一定子板片的兩個極爪之間。連接部分85最好作為擠壓式連 接器86配置， 一方面是線圈的端頭82、另一方面是信號導線17的端 頭17a都可以插置到該連接器中。如果插入的是兩個元絕緣的金屬線 端，則如圖41所示，擠壓式連接器86就會擠壓，從而在線圏的端頭 82和信號導線17之間實現一種機械上牢固的、導電的連接。在圖42至44所示的實施例中，為了將線圏22同信號導線17連接 起來，采用一種金屬線-繞接技術。線圈22的端頭82便繞在一芯子87 上，該芯子被保持在線圍體20上，并依軸向從線圍的端側延伸。芯子 87也可以同線圈體20設計成一部式的。為芯子87配置了一插套88， 該插套可導電地被固定在信號導線17的一端頭17a上。插套88被套置
在芯子87上(圖43)，其中插接點89導電地接觸線圏金屬線的端頭 82。
套置在芯子87上的插套88以側向的固定連板90而處于線團體20 的相應支座20a和20b中，這兩個支座沿圃周方向在芯子87左右兩旁 延伸。若將定子板片41套置上去，則極爪段便會搭接處在支座20a和 20b中的固定連板90，從而使插套88形狀配合地固定在定子40上。
在按照圖45的實施例中，交流發電機16作為星形發電機來進行 構造，也就是具有徑向呈星形指向的極42的發電機16。定子40的線 團體20由一種板疊制成，而該板疊包括單獨板片41a，其中該單獨板 片41a軸向相互堆疊。該板片板疊具有單獨的、柱形的線圏支架，該 線圈支架由徑向內部一直延伸到一外圓周21。所述柱構成單極42a， 并用于感應線團22的支架，其中至少一個分別布置在一個柱形極42 上。在所示的實施例中，總共設置12個柱，它們在圓周方向上以相同 的間距U相互間隔最好30。。為了固定定子40,在兩個相互大致對置的柱中設置貫通的、軸向 的固定孔23，該固定孔貫穿板片41并用于容納固定螺栓，利用該固定 螺栓將定子40抗旋轉地固定在例如曲軸箱上。有固定孔23的所述 柱不設置線圏。
定子40最好被澆注，為此在柱形的極42a的底部上安裝一圓筒形 的底板36，該底板軸向超出板片板疊的端側面。相應地，所述柱在其 自由端部處承載著蓋板37，其軸向長度相應于底板36的軸向高度。在 底板36和蓋板37之間的空間用澆注樹脂等進行填充。由此所述線圈 被固定在單個的柱形極42a上，并且防止機械損壞。
具有固定孔23的所述柱如此進行選擇沿著圓周方向在一側在其 間有四個極42a，而在另一側有六個極42a。相互接線的線圏22的總 共信號相應于所述交流信號S，正如在圖9中所示的那樣。
轉子52如在前面實施例中的那樣，由一輪體50所構成。該輪體 在所述實施例中構成為一內燃機的鼓風葉輪51。在面對定子40的一側 掏制一容納槽55，正如它在圖11至14中所示出的那樣。在該容納槽 中安裝一磁環30，該磁環沿著圓周方向以相同的間距W交替地磁化為 北極N或南極S。以這種方式在圓周上形成十二個永磁體31a。為了磁 環30在轉子52的容納槽中旋轉正確的位置，在端側設置定位槽39。
通過該定位槽39來確定磁環30相對于曲軸位置的位置。在安裝狀態中，整體的磁環30以其內圓周以較小的間距位于定子 40的外圓周21的上方；定子40完全位于磁環30之中。如果旋轉轉子 52，那么磁環30正在變化的磁化導致極42a中的變化流，由此感應出 一種交流電壓信號S，如在圖9中所示的那樣。
權利要求
1.在一種可攜帶的、手工操作的工作器具中的內燃機，其中該內燃機(1)包含一活塞(6)；一配有一火花塞(15)的燃燒室(5)；及一由活塞(6)驅動旋轉的曲軸(4)，該曲軸被支承在一曲軸箱(3)中，該曲軸箱配有一用于燃燒空氣的入口(8)和一用于將燃燒廢氣排出的出口(9)，還配有一隨同曲軸(4)旋轉的輪體(50)和一由曲軸(4)驅動的交流發電機(16)，該發電機向耗電器饋電，其特征在于，交流發電機(16)被安置在輪體(50)的徑向界限之內和曲軸箱(3)之外；交流發電機(16)的定子(40)被曲軸(4)穿過，轉子(52)抗扭地與輪體(50)相連。
2. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，輪體(50)由一離 合器的一與曲軸(4 )相連的部分所形成， 一工具經過該離合器被驅動。
3. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，輪體(50)是由一 鼓風葉輪(51)形成的，該鼓風葉輪在其朝向曲軸箱(3)的一端側面 上承載著轉子(52)。
4. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，轉子(52)被集成 在輪體(50 )中。
5. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，轉子(52)是作為 蓋住定子(40)的磁環(30)構成的。
6. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，定子(40)基本上 處在輪體(50)的外輪廓之內。
7. 按權利要求6所述的內燃機，其特征在于，容納槽(53)在輪 體(50)上構成。
8. 按權利要求6所述的內燃機，其特征在于，容納槽(34)在一 保持環(33 )上形成，該保持環抗扭地嵌置在輪體(50 )的容納坑(55 ) 中。
9. 按權利要求5所述的內燃機，其特征在于，磁環(30)由一磁 軛環(32)包住。
10. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，定子(40)是由一 線團體(20)形成的，該線團體由一在其外圓周(47)上有磁極(42) 的定子磁軛所包住。
11. 按權利要求10所述的內燃機，其特征在于，定子磁軛是由至少兩個定子板片(41)組成的，其中一板片(41)被安置在線圏支架 (20)的一端側面上，另一板片(41)被安置在線圏支架(20)的另 一端側面上；極(42)處在線圏體(20)的外圓周(47)上，在內圓 周(43)上，板片(41)能導流地彼此相嚙合。
12. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，發電機的兩個相鄰 的極(42)之間的間距相當于一次曲軸旋轉的n分之一，其中n是介 于6和24之間的一個整數。
13. 按權利要求12所述的內燃機，其特征在于，定子(40)具有 均勻分布在線圈體(20)的圓周上的12個極(42)。
14. 按權利要求12所述的內燃機，其特征在于，交流發電機U6) 的定子(40)在曲軸箱(3)上的旋轉位置以及活塞(6)的上死點是 如此相對地定向的，使得交流發電機(16)的電壓信號(S)的一交零(Oi)處在活塞(6)的上死點中。
15. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，交流發電機(16) 是作為點火角信號發送器和作為能源設置的。
16. 按權利要求10所述的內燃機，其特征在于，線團體(20)具 有固定機構，用于外殼固定地固定定子(40)。
17. 按權利要求16所述的內燃機，其特征在于，所述固定機構是 作為設計在線圏體(20)上的固定連板(46)成形的，這些固定連板 從線圏體(20)經過其外圓周沿徑向朝外延伸。
18. 按權利要求17所述的內燃機，其特征在于，固定連板是同線 圏體(20)整體構成的。
19. 按權利要求16所述的內燃機，其特征在于，固定機構是作為 圓楔連接件形成的，其中在定子(40)的內圓周(49)上形成了一種 圓楔幾何形狀。
20. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，定子(40)的線圏 (22)的一端連接在一定子板片(41)上，線圏(22)的另一端連在信號導線(17)上。
21. 按權利要求20所述的內燃機，其特征在于，在線圏(22)的 線圈體(20)上安裝了一導電的空心鉚釘(81)，該空心鉚釘導電地 與線圏(22)的另一端(82)相連，信號導線(17)的一連接插頭(84) 插入到空心鉚釘(81)中。
22. 按權利要求20所述的內燃機，其特征在于，在線團(22)的 線團體(20)上保持著一電連接部件(85)，該電連接部件將線圈(22) 的一端(82)和信號導線(17)的一端(17a)彼此電連接起來。
23. 按權利要求20所述的內燃機，其特征在于， 一電連接部件 (85)是作為保持在線圏體(20)上的芯子(87)構成的，線圈(22)的端頭(82)被巻繞在該芯子上，信號導線(17)配有一可套置在芯 子(87)上的插套(88)，其內接點(89)可導電地與線圈(22)的 已巻繞的端頭(82)相連。
24. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，定子(40)的一定 子板片(41)是由至少兩個分板片(41a， 41b， 41c)組合而成，其中 分板片(41a， 41b， 41c)的極爪(42a、 42b， 42c)彼此相疊置或彼此 并列。
25. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，定子(40)的極爪 (42)在俯視圖中具有一種不對稱的幾何形狀，從而可根據交流電壓信號給出一種旋轉方向識別。
26. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，交流發電機(16) 是一種齒形電極發電機。
27. 按權利要求l所述的內燃機，其特征在于，交流發電機(16) 是一種星形發電機。
28. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，交流發電機(16) 是作為啟動馬達設計的。
29. 按權利要求28所述的內燃機，其特征在于，交流發電機(16) 按第一種工作模式作為能源、和/或作為點火角信號發送器加以接線； 按笫二種工作模式作為用于內燃機(1)的啟動的啟動馬達加以接線。
30. 按權利要求1所述的內燃機，其特征在于，所述工作器具是 馬達鏈鋸、分割磨機、清除切割機或者鼓風設備。
31. 按權利要求6所述的內燃機，其特征在于，磁環(30)的磁 體(31)被保持在容納槽(34， 53)中。
32. 按權利要求31所述的內燃機，其特征在于，所述保持是通過 粘合來實施的。
33. 按權利要求8所述的內燃機，其特征在于，保持環(33)是 一塑料環。
34. 按權利要求11所述的內燃機，其特征在于，所述定子板片(41) 是電工鋼片。
35. 按權利要求ll所述的內燃機，其特征在于，所述在線圏體(20) 的內圓周(43)上的定子板片(41)彼此形狀配合地相連，或者是傳 力地彼此相嚙合。
36. 按權利要求17所述的內燃機，其特征在于，固定連板(46) 穿過一定子板片(41)的一凹穴(83)沿徑向朝外伸出。
37. 按權利要求20所述的內燃機，其特征在于，定子板片(41)與外殼材料相接觸地固定在曲軸箱上。
38. 按權利要求22所述的內燃機，其特征在于，連接部件(85) 是一擠壓連接器(86)。
39. 按權利要求23所述的內燃機，其特征在于，套置在芯子(87) 上的插套(88)通過一定子板片(41)形狀配合地加以固定。
全文摘要
本發明涉及一種內燃機，用在可攜帶的、手工操作的工作器具上，如電動鏈鋸。內燃機包含一活塞；一配有火花塞的燃燒室；和一由活塞驅動旋轉的曲軸，該曲軸被支承在一曲軸箱(3)中。配置了一入口(8)用于燃燒空氣，配置了一出口(9)用于排出廢氣。一輪體(50)隨同曲軸旋轉，此外，還有一由曲軸(4)驅動的作為齒形電極發電機設計的交流發電機(16)，該交流發電機向耗電器饋電。為了節省結構空間，交流發電機(16)被安置在輪體(50)的徑向限界以內和曲軸箱(3)的外面，在曲軸的一端頭(24)的范圍內，其中交流發電機(16)的定子(40)被曲軸穿過，轉子(52)抗扭地與曲軸(4)相連。
文檔編號H02K7/18GK101126344SQ20071014101
公開日2008年2月20日 申請日期2007年8月16日 優先權日2006年8月16日
發明者E·謝伯, G·梅爾, H·勒芬, I·韋默, M·阿鮑-阿利 申請人:安德烈亞斯.斯蒂爾兩合公司