磁悬浮涡旋发动机的制作方法

文档序号:15472159发布日期:2018-09-18 20:26阅读:283来源:国知局

本实用新型涉及磁悬浮涡旋发动机,特别适合以液氮/二氧化碳为介质的磁悬浮涡旋发动机。



背景技术:

涡旋发动机是目前世界上最先进的第三代发动机械,具有体积小,效率高,噪音低,高转速运行等众多优点,尤其是在新能源汽车领域具有无可比拟的优势。涡旋发动机发展到今天,如何减小内部摩擦成了提高发动机的能效比的重要手段。现有的涡旋发动机在工作时动静盘的压缩腔内充满高压气体,动盘在高压气体压力的作用下压紧支架做高速滑动,气体压力越大动盘与支架之间的摩擦力越大,造成很大的机械摩擦损失。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题总的来说是提供一种磁悬浮涡旋发动机;详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题,本实用新型所采取的技术方案是:

一种磁悬浮涡旋发动机,包括外壳体、设置在固定静盘、与固定静盘连接的固定架、以及旋转设置在固定静盘与固定架之间的内腔中的旋转动盘;

在旋转动盘相对的与固定架旋转的端面上分别设置与第二磁力柱、以及定位导向圆槽;

在固定架端面上设置有第一磁力柱与定位导向柱;

第二磁力柱与第一磁力柱同极相斥对应设置,定位导向柱在对应的定位导向圆槽内。

作为上述技术方案的进一步改进:

还包括设置在旋转动盘上的上端密封槽、以及安装在上端密封槽内的密封条;在上端密封槽的底部设置有补充高压气道,补充高压气道的高压进气中心端与旋转动盘的中心高压区连通;补充高压气道的低压外端与旋转动盘的外侧低压区密封设置;补充高压气道与上端密封槽组成T形槽结构;密封条包括安装在上端密封槽内且与涡旋发动机的静盘动密封接触的密封条线、以及设置在密封条线一侧或两侧且与上端密封槽对应内侧面密封接触的侧翼弹性唇条;侧翼弹性唇条的外端相对于侧翼弹性唇条的连接根部斜向补充高压气道设置;在侧翼弹性唇条底部设置有用于张开后与上端密封槽两内侧面或一内侧面密封的底部密封涨开胶条,在底部密封涨开胶条底部中间处设置有与补充高压气道连通的涨开口。

还包括设置在外壳体内的陶瓷座、以及三个分别通过对应的连接螺母固定在陶瓷座上的接线体;

陶瓷座包括固定在外壳体内的定位外侧壁、设置在定位外侧壁上端且与外壳体轴向定位贴合的外凸缘、三个等分设置在外凸缘上端面上的内六方定位凹槽、以及设置在内六方定位凹槽下端的定位通孔;

接线体包括下端位于内六方定位凹槽内的外六方内螺纹接线头、设置在外六方内螺纹接线头下端且插装在定位通孔内的中间轴、设置在中间轴下端的接线外螺纹柱、以及套装在中间轴上的接线绝缘套;

该三个所述接线体在陶瓷座上圆周阵列设置,在外凸缘上端面设置有用于将外六方内螺纹接线头之间彼此绝缘的人字形绝缘凸起,在人字形绝缘凸起与对应的外六方内螺纹接线头之间设置有绝缘间隙;

陶瓷座还包括在定位外侧壁上的定位外密封槽、以及设置在定位外密封槽内且用于与外壳体密封接触的密封圈;

接线体还包括设置在接线绝缘套上的接触密封槽、以及安装在接触密封槽内且与定位通孔内侧壁密封接触的密封圈;

接线绝缘套为注塑在接线体外侧壁上的聚四氟乙烯;

在所述定位通孔下端设置有容纳连接螺母上部的内花键止退台阶孔,在连接螺母上部外侧壁上设置有单向防松弹性翅片,单向防松弹性翅片与内花键止退台阶孔内花键侧壁接触;

外六方内螺纹接线头的端面设置有端面止口,在端面止口侧壁上对称分布有至少两个径向导向通孔,在径向导向通孔内沿径向伸缩设置有径向导向杆,在径向导向杆外侧端部设置有外限位座或在径向导向杆上设置有位于端面止口中的内限位块,

在外限位座与外六方内螺纹接线头外侧壁之间设置有复位弹簧或在内限位块与端面止口内侧壁之间设置有复位弹簧;在径向导向杆内侧端部设置有用于遮挡端面止口的绝缘遮挡花瓣,在绝缘遮挡花瓣的端部设置有径向导向花萼;

在陶瓷座上设置有温度传感器。

一种磁悬浮涡旋发动机,包括输出主轴、以及分别设置在输出主轴两端且结构相同的第一涡旋发动机和第二涡旋发动机;

第一涡旋发动机为上述的磁悬浮涡旋发动机;

在输出主轴两端头分别设置有与第一涡旋发动机传动连接的第一偏心轴头以及与第二涡旋发动机传动连接的第二偏心轴头;

第一偏心轴头与第二偏心轴头的旋转角度交错180°。

作为上述技术方案的进一步改进:

在输出主轴上设置有动平衡调整块。

第一涡旋发动机还包括套装在第一偏心轴头上且与旋转动盘同轴传动连接的偏心配重导向块、设置在固定架上的介质第一通孔、以及设置在固定静盘上的介质第二通孔;

介质第一通孔与旋转动盘的渐开线槽外侧口连通,介质第二通孔与旋转动盘的渐开线槽中心孔连通。

在固定静盘上设置有与介质第二通孔连通空腔。

还包括外置的液态介质存储箱、设置在液态介质存储箱上的第一压力计、连接在第一涡旋发动机的介质第一通孔与第二涡旋发动机的介质第二通孔之间的中间连接管、设置在中间连接管上的第二压力计、设置在中间连接管上的增压阀、以及与增压阀连接的增压动力源;

液态介质存储箱与第一涡旋发动机的介质第二通孔连通;

第二涡旋发动机的介质第一通孔与大气连通。

液态介质存储箱内设置有活塞杆,活塞杆外端连接有直线推动机构,直线推动机构为丝杠丝母或蜗轮蜗杆机构,直线推动机构传动连接有控制电机,第一压力计通过处理器、控制器与控制电机电连接;

第二涡旋发动机的介质第一通孔外接有单向阀,单向阀连接有消音器;增压动力源为气缸、马达或电机驱动的齿轮齿条机构。

在消音器内设置有消音透气棉。

本实用新型的有益效果不限于此描述,为了更好的便于理解,在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型局部的结构示意图。

图3是本实用新型爆炸的结构示意图。

图4是本实用新型的另一种结构示意图。

图5是本实用新型爆炸的另一种结构示意图。

图6是本实用新型固定架的结构示意图。

图7是本实用新型旋转动盘的结构示意图。

图8是本实用新型密封处的结构示意图。

图9是本实用新型上端密封槽的结构示意图。

图10是本实用新型接线处的爆炸结构示意图。

图11是本实用新型接线处的结构示意图。

图12是本实用新型接线处的进一改进的结构示意图。

其中:1、陶瓷座;2、接线体;3、连接螺母;4、定位外侧壁;5、外凸缘;6、定位外密封槽;7、人字形绝缘凸起;8、绝缘间隙;9、内六方定位凹槽;10、外六方内螺纹接线头;11、接线绝缘套;12、接触密封槽;13、接线外螺纹柱;14、内花键止退台阶孔;15、单向防松弹性翅片;16、温度传感器;17、端面止口;18、径向导向通孔;19、径向导向杆;20、内限位块;21、外限位座;22、复位弹簧;23、绝缘遮挡花瓣;24、径向导向花萼;109、旋转动盘;202、上端密封槽;203、密封条;204、高压进气中心端;205、低压外端;206、补充高压气道;207、密封条线;208、侧翼弹性唇条;209、底部密封涨开胶条;210、涨开口;101、输出主轴;102、第一涡旋发动机;103、第二涡旋发动机;104、直线推动机构;105、第一偏心轴头;106、第二偏心轴头;107、固定架;108、偏心配重导向块;109、旋转动盘;110、固定静盘;111、介质第一通孔;112、介质第二通孔;113、液态介质存储箱;114、中间连接管;115、第一压力计;116、第二压力计;117、增压阀;118、增压动力源;119、单向阀;120、消音器;121、消音透气棉;122、外壳体;123、第一磁力柱;124、第二磁力柱;125、定位导向圆槽;126、定位导向柱。

具体实施方式

如图1-12所示,本实施例的磁悬浮涡旋发动机,包括外壳体122、设置在固定静盘110、与固定静盘110连接的固定架107、以及旋转设置在固定静盘110与固定架107之间的内腔中的旋转动盘109;

在旋转动盘109相对的与固定架107旋转的端面上分别设置与第二磁力柱124、以及定位导向圆槽125;

在固定架107端面上设置有第一磁力柱123与定位导向柱126;

第二磁力柱124与第一磁力柱123同极相斥对应设置,定位导向柱126在对应的定位导向圆槽125内。

本实用新型减小或消除高压气体向动盘施加的压力。未改动之前动盘在气体压力下与支架之间紧密摩擦。本实用新型可在固定架107位置镶嵌永磁体N极,旋转动盘的3个位置同样镶嵌永磁体N极。通过定位导向柱126外端在定位导向圆槽125内旋转; 通过定位导向圆槽与定位导向柱进一步起到限定作用,通过设定磁力柱端面积大小使得动盘旋转时候,始终磁力排斥,到达磁悬浮作用。

动盘设计永磁体直径6mm高度2.8mm,由于该款发动机动盘旋转半径为4.2mm ,所以支架上永磁体直径要大于14.4mm以满足动盘N极在运动过程中始终位于支架N极正上方。考虑到大批量安装可靠性,支架N极直径为15mm,厚度为3mm。以上永磁体设计数量可以根据需要设计多个,但要均匀分布。当动盘安装到支架上之后,支架上的N极永磁体对动盘上的N极永磁体产生排斥力,以此减小或抵消动盘在工作中所受到气体压力,达到减小动盘与支架之间滑动摩擦力的作用。

涡旋发动机包括旋转动盘109、设置在旋转动盘109上的上端密封槽202、以及安装在上端密封槽202内的密封条203;在上端密封槽202的底部设置有补充高压气道206,补充高压气道206的高压进气中心端204与旋转动盘109的中心高压区连通;补充高压气道206的低压外端205与旋转动盘109的外侧低压区密封设置。

补充高压气道206与上端密封槽202组成T形槽结构。

作为优选,在上端密封槽202底部开出一个贯通整条密封线的T型槽。这样T型槽里始终充满高压,在密封线被磨损的时候,高压会把密封线顶起来,使得密封线继续紧密和静盘贴合,保持密封,延长了密封线的使用寿命。

作为进一步改进,密封条203包括安装在上端密封槽202内且与涡旋发动机的静盘动密封接触的密封条线207、以及设置在密封条线207一侧或两侧且与上端密封槽202对应内侧面密封接触的侧翼弹性唇条208;侧翼弹性唇条208的外端相对于侧翼弹性唇条208的连接根部斜向补充高压气道206设置。即侧翼弹性唇条呈八字形设置;侧翼弹性唇条的外端与补充高压气道的距离小于侧翼弹性唇条的连接根部与补充高压气道的距离。

通过侧翼弹性唇条208使得密封条203更好地密封,设计侧翼弹性唇条208,在高压的作用下,侧翼弹性唇条208与上端密封槽202对应内侧面密封接触,提高密封效果,防止补充高压气道206外泄。

在侧翼弹性唇条208底部设置有用于张开后与上端密封槽202两内侧面或一内侧面密封的底部密封涨开胶条209,在底部密封涨开胶条209底部中间处设置有与补充高压气道206连通的涨开口210。

作为对侧翼弹性唇条208的替换或附加技术特征,设计底部密封涨开胶条209,从而密封条203与底部密封涨开胶条209形成人字形结构,从而提高密封效果,防止补充高压气道206外泄,实现保压作用。

现有技术中,之前使用的是玻璃烧结的接线柱,柱体材质采用铁镍合金,由于玻璃烧结工艺的影响无法采用全铜合金,这就大大降低了过大电流的能力,而且这种类型的接线柱两头的插件采用的是快插式,接触点不牢固,接触面积小,过大电流痕容易高温。

涡旋发动机电流接线柱,包括陶瓷座1、以及三个分别通过对应的连接螺母3固定在陶瓷座1上的接线体2;

陶瓷座1包括固定在发动机壳体内的定位外侧壁4、设置在定位外侧壁4上端且与发动机壳体轴向定位贴合的外凸缘5、三个等分设置在外凸缘5上端面上的内六方定位凹槽9、以及设置在内六方定位凹槽9下端的定位通孔。

接线体2包括下端位于内六方定位凹槽9内的外六方内螺纹接线头10、设置在外六方内螺纹接线头10下端且插装在定位通孔内的中间轴、设置在中间轴下端的接线外螺纹柱13、以及套装在中间轴上的接线绝缘套11。

全铜接线柱即接线体2其上部采用内螺牙扣即外六方内螺纹接线头10,下部采用外螺牙扣即接线外螺纹柱13,将导线铜鼻用螺丝压紧,这样即增强了接触力,又增大了接触面积。具有很强大的连接与导电效果。

极大的提高了过大电流的能力,接触点牢固,接触面积大,过大电流痕不容易高温,不发热。

该三个接线体2在陶瓷座1上可以线性阵列,作为优选,采用圆周阵列设置,在外凸缘5上端面设置有用于将外六方内螺纹接线头10之间彼此绝缘的人字形绝缘凸起7,在人字形绝缘凸起7与对应的外六方内螺纹接线头10之间设置有绝缘间隙8。提高起到绝缘防止击穿的效果。

作为进一步改进,在绝缘间隙8处填充有绝缘填充层,提高绝缘能力。

陶瓷座1还包括在定位外侧壁4上的定位外密封槽6、以及设置在定位外密封槽6内且用于与发动机壳体密封接触的密封圈;

接线体2还包括设置在接线绝缘套11上的接触密封槽12、以及安装在接触密封槽12内且与定位通孔内侧壁密封接触的密封圈。

定位外密封槽6用于与发动机壳体的密封,内壁与全铜接线柱的胶圈密封,形成了良好的内外密封。

接线绝缘套11为注塑在接线体2外侧壁上的聚四氟乙烯。绝缘衬套采用PTTE材质耐高温,高压,绝缘2000V不击穿,一体注塑成型。

绝缘衬套上部用铁板使用螺丝紧固,达到了固定衬套的目的。此款接线柱可以根据具体过电流情况灵活搭配,成本低,效果好。

在定位通孔下端设置有容纳连接螺母3上部的内花键止退台阶孔14,在连接螺母3上部外侧壁上设置有单向防松弹性翅片15,单向防松弹性翅片15与内花键止退台阶孔14内花键侧壁接触。从而起到防松的效果,当拧紧螺母的时候,单向防松弹性翅片15,利用侧斜向设置的弹性与花键止退台阶孔14内花键侧壁接触旋转,当需要防松的时候,利用单向防松弹性翅片15插入花键槽内的单向性防止其松动。

其中,内六方定位凹槽9起到定位且防止外六方内螺纹接线头10转动的效果。

外六方内螺纹接线头10的端面设置有端面止口17,在端面止口17侧壁上对称分布有至少两个径向导向通孔18,在径向导向通孔18内沿径向伸缩设置有径向导向杆19,在径向导向杆19外侧端部设置有外限位座21或在径向导向杆19上设置有位于端面止口17中的内限位块20,

在外限位座21与外六方内螺纹接线头10外侧壁之间设置有复位弹簧22或在内限位块20与端面止口17内侧壁之间设置有复位弹簧22;在径向导向杆19内侧端部设置有用于遮挡端面止口17的绝缘遮挡花瓣23,在绝缘遮挡花瓣23的端部设置有径向导向花萼24。

当在自然状态下,在复位弹簧22的作用下,所有绝缘遮挡花瓣23向中心移动闭合,从而保护外六方内螺纹接线头10,防止杂物落入;当需要连接接线头的时候,接线头沿径向推动径向导向花萼24,径向导向花萼24带动绝缘遮挡花瓣23沿径向向外移动,使得绝缘遮挡花瓣23外移动,从而打开端面止口17,将接线螺纹头与外六方内螺纹接线头10电连接,通过内限位块20、外限位座21起到限位作用。

在陶瓷座1上设置有温度传感器16,从而实时监测接线柱的温度,当温度过高的的时候,传感器连接的处理器通知相应的报警单元报警。

进一步,磁悬浮涡旋发动机,包括输出主轴101、以及分别设置在输出主轴101两端且结构相同的第一涡旋发动机102和第二涡旋发动机103;

在输出主轴101两端头分别设置有与第一涡旋发动机102传动连接的第一偏心轴头105以及与第二涡旋发动机103传动连接的第二偏心轴头106;

第一偏心轴头105与第二偏心轴头106的旋转角度交错180°。即第一偏心轴头的轴心线与第二偏心轴头的轴心线位于输出主轴轴心线的两侧。从而使得发电机工作更加平衡,减少振动。

该实用新型专利采用液氮/二氧化碳膨胀原理,促使涡旋逆向工作,带动主轴旋转产生动力,采用双涡旋对称放置,不需再考虑平衡问题,体积小,效率高,噪音低,液氮/二氧化碳从入口冲入,到膨胀内腔膨胀产生压力,压力会促使涡旋盘旋转,从而形成动力。相比活塞式的液氮/二氧化碳式发动机而言,涡旋结构的可以能效转化要高30%,噪音以及震动更是有巨大的优势。从机械结构上来说,涡旋式的结构工件数量少,寿命更长久。

在输出主轴101上设置有动平衡调整块。从而保证动平衡。

作为基本结构,第一涡旋发动机102包括固定静盘110、与固定静盘110连接的固定架107、旋转设置在固定静盘110与固定架107之间的内腔中的旋转动盘109、套装在第一偏心轴头105上且与旋转动盘109同轴传动连接的偏心配重导向块108、设置在固定架107上的介质第一通孔111、以及设置在固定静盘110上的介质第二通孔112;

介质第一通孔111与旋转动盘109的渐开线槽外侧口连通,介质第二通孔112与旋转动盘109的渐开线槽中心孔连通。

在固定静盘110上设置有与介质第二通孔112连通空腔,产生压力,压力会促使涡旋盘旋转,从而形成动力。

本实用新型可以采用并列结构,但是作为优选采用串联结构,从而使得介质的气压得到充分利用,同时保证了两个发动机同时同速工作,省去了差速器等辅助结构,降低了液态介质存储箱113的输出压力,降低了使用成本。

具体地说,还包括外置的液态介质存储箱113、设置在液态介质存储箱113上的第一压力计115、连接在第一涡旋发动机102的介质第一通孔111与第二涡旋发动机103的介质第二通孔112之间的中间连接管114、设置在中间连接管114上的第二压力计116、设置在中间连接管114上的增压阀117、以及与增压阀117连接的增压动力源118;

通过增压阀117提高二次输出的压力,从而保证第二涡旋发动机103的高压输入。通过第二压力计116反馈给处理器,处理器通过控制电机驱动增压动力源118输出,通过保证增压阀117稳定输出压力保证两侧发动机的压力平衡,降低了能耗。

液态介质存储箱113与第一涡旋发动机102的介质第二通孔112连通;

第二涡旋发动机103的介质第一通孔111与大气连通,从而使得介质压力得到充分利用,减少了无用功。

增压动力源118为气缸、马达或电机驱动的齿轮齿条机构等常见结构。

第二涡旋发动机103的介质第一通孔111外接有单向阀119,单向阀119连接有消音器120。减少噪音。

液态介质存储箱113内设置有活塞杆,活塞杆外端连接有直线推动机构104,直线推动机构104为丝杠丝母或蜗轮蜗杆机构,直线推动机构104传动连接有控制电机,第一压力计115通过处理器、控制器与控制电机电连接。

当箱内压力变小之后,第一压力计115反馈给处理器,处理器通过控制器驱动电机旋转,控制电机带动直线推动机构104前行,活塞杆前行,改变箱内的容积,压缩液态介质存储箱113,从而保持箱内压力稳定,其设计合理,保持输出压力稳定平衡。

在消音器120内设置有消音透气棉121,降噪,实现空滤的作用。

本实用新型设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

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