一种机械-电力双元动力发动机的制作方法

本实用新型涉及内燃机工程领域，特别是一种机械-电力双元动力发动机。

背景技术：

在军用或野外作业等领域，通常采用传统的活塞式内燃发电机组作为移动电源，这种传统的发电装置通常是由三部分组成，包括两个能量转换装置和一个机械参数变换连接装置。就目前而言，这种能量转换装置需要四个环节来完成热能向电能的转换，首先通过缸体、活塞等来完成燃料的热能向直线机械的转换；然后通过曲柄连杆机构来完成直线机械能向旋转机械能的转换；再将旋转机械能通过联轴器、齿轮副等中间环节，将机械动力参数进行变换，将动力传给发电机的转子；最后由发电机中转子和定子的相对运动完成磁力线的切割产生电流，最终实现了热能向电能的转换。

对于目前传统的活塞式内燃发电装置，虽然实现了由热能到电能的转变，但依然存在三方面的问题，一是这种能量转换装置仅有单一的对外输出动力，即仅实现了电力的对外输出，不能满足对多样化的作业对多种动力的需求；二是这种传统装置虽然仅实现了热能到电能的转变，但实质上这种装置含有两个独立的能量转换部件，即活塞式内燃机和旋转式发电机组成，并且这两个装置是通过外部连接而成，必然存在工作不协调，匹配不合理等缺点；三是种装置在实现能量转换的过程中，由于传递路线较长、需要经过多个中间环节，必然造成能量传递效率的降低，效率的低下必然带来的是能源的浪费，生产和运行成本的增加，环境污染加剧等问题。

专利CN200410036181.X和CN200420097644.9，将传统的活塞式内燃机与发电机集成一体，结构紧凑，传递效率高，有效地解决了上述问题。但其动子为永磁体且与活塞轴向固联，增加了装配难度、机体高度和往复运动惯量，应用范围小。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种将燃料燃烧热能可同时转化为机械能和电能的动力装置，用永磁铁或电磁铁作为定子，线圈作为动子，将线圈与活塞固联形成一体，用曲柄连杆机构来约束活塞与线圈的运动和行程，并驱动附属系统、实现整个实用新型的工作定时，此外，降低活塞销在活塞中窜动而刮伤气缸套的概率，设计了一种机械-电力双元动力发动机。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种机械-电力双元动力发动机，包括缸套和活塞，所述活塞活动连接于缸套中，还包括活塞、电磁线圈、滑动电刷和连杆体；所述活塞的连接端设有连接腔，连接腔的侧面设有销孔，连杆体的一端固定连接活塞销，活塞销与活塞滑动连接，且活塞销的两端设有安装在活塞的销孔内的嵌槽内的弹性挡圈，连杆体的另一端与曲轴连接；所述活塞的裙部设有环槽，环槽内设置电磁线圈，电磁线圈是一个线圈绕组，电磁线圈的两个接线端子分别连接滑动电刷，滑动电刷与电良性导体极片通过压紧弹簧紧密接触，两极片均与输出端子固联，所述缸套内嵌装有两相对的磁铁，当活塞在缸套中做往复运动时，活塞内的电磁线圈做切割两磁铁间的磁感线的运动，且活塞、电磁线圈和滑动电刷做同步运动。

优选的，所述连杆体与曲轴的连接端设有半圆孔，该半圆孔与连杆大头盖上的半圆孔形成一个与曲轴配合的整圆。

优选的，所述磁铁为永磁铁或电磁铁。

优选的，所述磁铁的内表面为圆弧面，且与缸套同轴线。

利用本实用新型的技术方案制作的一种机械-电力双元动力发动机，其有益效果是：可以将燃料燃烧热能同时转化输出机械能和液压能；将线圈作为动子、磁体作为定子，在不影响效果的同时，结构得到极大的简化；设计了新的活塞与传动杆的连接结构，能大大降低活塞销在活塞中窜动而刮伤气缸套；传递平稳，机体高度和往复惯量增加小，工作稳定，适应性强，能量转化效率高，技术继承性好；具有较大的推广应用价值。

附图说明

图1是本申请发动机剖开后的主视图；

图2是本申请发动机剖开后的左视图。

以上各图中，1、活塞；2、缸套；3、左永磁铁；4、电磁线圈；5、滑动电刷；6、极片；7、曲轴；8、活塞销；9、右永磁铁；10、连杆体；11、螺栓；13、螺母；14、连杆大头盖；15、弹性挡圈；16、输出端子；17、压紧弹簧。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

本实用新型将线圈作为动子、永磁体作为定子，仍然用曲柄连杆机构来约束动子的运动和行程、驱动附属系统，并实现系统的稳定工作。本实用新型工作时，即可以将燃料燃烧热能单独转化输出为出机械能或电能，也可以同时转化输出机械能和电能。

一种机械-电力双元动力发动机，包括缸套2和活塞1，活塞1活动连接于缸套2中，还包括活塞1、电磁线圈4、滑动电刷5和连杆体10。活塞1的连接端设有连接腔，连接腔的侧面设有销孔，连杆体10的一端固定连接活塞销8，活塞销8与活塞1滑动连接，且活塞销8的两端设有安装在活塞1的销孔内的嵌槽内的弹性挡圈15，即活塞销8装在销孔内两个挡圈15之间，连杆体10可以在活塞销8上轻微震动，防止活塞销8在活塞1中轴向窜动而刮伤缸套2，连杆体10与曲轴7的连接端设有半圆孔，该半圆孔与连杆大头盖14上的半圆孔形成一个整圆，具体的，连杆大头盖14与连杆体10大头通过螺栓11和螺母13链接为一体，该整圆与与曲轴7配合连接。

活塞1的裙部设有环槽，环槽内设置电磁线圈4，电磁线圈4是一个线圈绕组，电磁线圈4的两个接线端子分别连接滑动电刷5，滑动电刷5与极片6通过压紧弹簧17紧密接触，具体的，极片6上连接压紧弹簧17的一端，压紧弹簧17的另一端与机体相连，压紧弹簧17将极片6压靠在滑动电刷5上，保证滑动电刷5随活塞往复移动时，与极片6良好接触。此外，滑动电刷5与电磁线圈4的连接部还具有一定的弹性。极片6是电的良性导体，与输出端子16固联，以对外输出电能。两极片6均与输出端子16固联，缸套2内嵌装有两相对的磁铁，该磁铁为永磁体，其中，左永磁铁3(根据磁铁在图2中的位置进行区别，下同)、右永磁铁9的磁力线方向一致。左永磁铁3、右永磁铁9的内表面为圆弧面，与缸套同轴线。需要说明的是，左永磁铁3、右永磁铁9也可以是电磁铁，则需要外接直流励磁电源。当活塞1在缸套2中做往复运动时，活塞1内的电磁线圈4做切割两磁铁间的磁感线的运动，且活塞1、电磁线圈4和滑动电刷5做同步运动。

本实用新型将燃料燃烧热能单独转化输出为机械能时，在做功冲程，燃料在活塞1上方的燃烧室内燃烧，产生高压混合气体，推动活塞1、电磁线圈4、滑动电刷5下行，曲轴7加速转动并在飞轮中储能。此时输出端子16与负载断开，没有电能输出；如果采用电磁铁结构，也可以断开励磁电流。飞轮在排气冲程、吸气冲程和压缩冲程中释放能量，使曲轴连续转动，并从曲轴端对外输出转速和扭矩，即机械能。

本实用新型将燃料燃烧热能单独转化输出为电能时，在做功冲程，燃料在活塞1上方的燃烧室内燃烧，产生高压混合气体，推动活塞1、电磁线圈4、滑动电刷5下行，曲轴7加速转动并在飞轮中储能。此时输出端子16与负载连接输出电能。飞轮在排气冲程、吸气冲程和压缩冲程中释放能量，使曲轴连续转动，曲轴端与外部负载断开，不对外输出转速和扭矩，即机械能。

本实用新型将燃料燃烧热能同时转化输出机械能和电能时，在做功冲程，燃料在活塞1上方的燃烧室内燃烧，产生高压混合气体，推动活塞1、电磁线圈4、滑动电刷5下行，曲轴7加速转动并在飞轮中储能。此时输出端子16与负载联通，输出电能。飞轮在排气冲程、吸气冲程和压缩冲程中释放能量，使曲轴连续转动，并从曲轴端对外输出转速和扭矩，即机械能。

以上参考了优选实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型的保护范围并不限制于此，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本实用新型的保护范围内。