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Title:
PNEUMATIC GENERATOR SYSTEM WITH ELECTROMAGNETIC POWER BOOST AND ELECTROMAGNETIC POWER BOOSTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/075438
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a pneumatic generator system with electromagnetic power boost comprising: an engine (1), multiple columnar power distributors (2), a generator system (4), a controller system (6), an air intake control and speed regulating valve (23), a high-pressure air vessel set (13), a constant pressure vessel (16), an electronic control unit ECO (29), an electromagnetic power booster (1000) for boosting power to the crankshaft, a power distribution apparatus (1100) and a tail gas recovery circuit. The tail gas recovery circuit comprises an air compressor (7), a condenser (11), a tail gas recovery vessel (9), an electric turbine unidirectional air extractor (19), and a tail gas muffler (22). Further disclosed is an electromagnetic power booster for a pneumatic generator assembly.

Inventors:
ZHOU DENGRONG (CN)
ZHOU JIAN (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/073016
Publication Date:
May 30, 2013
Filing Date:
March 26, 2012
Export Citation:
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Assignee:
BEIJING XIANGTIAN HUACHUANG AERODYNAMIC FORCE TECHNOLOGY RES INST COMPANY LTD (CN)
ZHOU DENGRONG (CN)
ZHOU JIAN (CN)
International Classes:
F01B23/10; F01B31/00; H02K49/02
Domestic Patent References:
WO2010051668A12010-05-14
WO2004009424A12004-01-29
Foreign References:
CN101413403A2009-04-22
FR2778034A11999-10-29
JP2009008068A2009-01-15
CN101705841A2010-05-12
CN1439560A2003-09-03
CN202338360U2012-07-18
CN202334248U2012-07-11
CN202325695U2012-07-11
FR2731472A11996-09-13
US6311486B12001-11-06
CN101413403A2009-04-22
CN2512700Y2002-09-25
CN201261386Y2009-06-24
Other References:
See also references of EP 2784265A4
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING CHINA IP LTD. (CN)
北京驰纳智财知识产权代理事务所(普通合伙) (CN)
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Claims:
权 利 要 求 书

1.一种电磁助力空气动力发电机系统,其包括:发动机(1),其包括气缸 (40)、缸盖系统 (36)、 进气管路 (42)、 排气管路 (27)、 活塞 (51)、 连杆 (54)、 曲轴(56)、 排气凸轮轴 (800)、 进气凸 轮轴 (200)、前齿轮箱系统 (43)和后齿轮箱 (33);所述活塞 (51)经由连杆 (54)连接到曲轴 (56); 所述前齿轮箱系统 (43)用来传动曲轴 (56)和凸轮轴 (800, 200);所述缸盖系统 (36)上设有用于 压缩空气进气的气喉孔 (402)和用于尾气排放的排气孔 (272) ; 高压气罐组(13), 其通过管路 (14)与外接加气装置连通; 恒压罐(16), 其通过管路(15)与高压气罐组(13)连通; 其特征在 于, 所述电磁助力空气动力发电机系统还包括: 进气控制调速阀(23), 其通过管路(17)与恒 压罐(16)连通; 控制器系统 (6) ; 电磁助力器(1000) ; 多柱体动力分配器 (2), 其与发动机(1) 的曲轴(56)连接; 发电机系统 (4), 其经由离合器 (3)与多柱体动力分配器 (2)连接; 电子控制 单元 EC0 (29), 其根据传感器(24, 242)所检测的信号控制进气控制调速阔(23) ; 配电装置 (1100); 以及尾气回收回路。

2. 根据权利要求 1所述的电磁助力空气动力发电机系统, 其特征在于, 所述发动机(1)是二冲 程的发动机。

3. 根据权利要求 1或 2所述的电磁助力空气动力发电机系统, 其特征在于, 所述尾气回收回路 包括: 排气集气管(28)、 空气压缩机 (7)、 冷凝器(11)、 尾气回收罐 (9)、 电动涡轮单向抽气 机(19)和尾气消声器 (22) ; 其中, 尾气由排气集气管(28)进入尾气消声器 (22), 并通过电动 涡轮单向抽气机(19)被抽吸到尾气回收罐 (9)内, 聚集在尾气回收罐 (9)内的尾气经空气压缩 机 (7)压缩增压后经冷凝器(11)冷却处理后送入高压气罐组(13)。

4. 根据权利要求 1或 2所述的电磁助力空气动力发电机系统, 其特征在于, 所述电子控制单元 (29)接收来自角位移传感器(1010)的信号, 以控制电磁助力器(1000)中的线圈(1006, 1003) 中的电流。

5.根据权利要求 1或 2所述的电磁助力空气动力发电机系统,其特征在于,所述空气压缩机 (7) 通过联轴器与多柱体动力分配器(2)连接, 从多柱体动力分配器(2)传递来的动力驱动空气压 缩机 (7)工作, 以压缩来自尾气回收罐 (90)的尾气。

6. 根据权利要求 2所述的电磁助力空气动力发电机系统, 其特征在于, 所述控制器系统 (6) 包括高压共轨恒压管 (91)、控制器上盖(108)、控制器中座 (98)和控制器下座 (97), 所述控制 器上盖(108)、 控制器中座 (98)和控制器下座依次通过螺栓可拆卸地密封连接。

7. 根据权利要求 6所述的电磁助力空气动力发电机系统, 其特征在于, 所述控制器上盖(108) 内设有进气管路(112), 所述进气管路(112)螺纹连接到高压共轨恒压管(91), 所述控制器中 座 (98)内安装有控制器进气门(92)、控制器气门弹簧 (94) 、 油封衬套 (99)、控制器气门弹簧 权 利 要 求 书 下座 (97)和控制器气门座套(93), 所述控制器气门(92)受控制器气门弹簧(94)的预作用力在 发动机无需进气时抵靠在控制器气门座套(93)上, 所述控制器下座(97)内设有控制控制器气 门(92)开闭的控制器挺柱( 115), 所述控制器挺柱( 115)由进气凸轮轴(200)致动。

8. 一种用于空气动力发动机总成的电磁助力器(1000), 所述空气动力发动机总成包括: 发动 机 (1),其包括气缸 (40)、缸盖系统 (36)、进气管路 (42)、排气管路 (27)、活塞 (51)、连杆 (54)、 曲轴(56)、排气凸轮轴(800)、进气凸轮轴(200) ; 高压气罐组(13), 其通过管路(14)与外接 加气装置连通; 恒压罐(16), 其通过管路(15)与高压气罐组(13)连通; 进气控制调速阀(23), 其通过管路(17)与恒压罐(16)连通; 电子控制单元 EC0 (29);所述电磁助力器(100)包括: 定 子部分、 转子部分和助力器外壳(1001) ; 其特征在于, 所述定子部分与转子部分分体独立设 置, 所述定子部分固定连接在所述助力器外壳(1001)上。

9. 根据权利要求 8所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述定子部分包括: 定子铁芯固 定盘(1002)、 定子铁芯(1004)和定子铁芯线圈(1003) ; 所述转子部分包括: 转子铁芯固定盘 (1007)、 转子铁芯(1005)、 转子铁芯线圈(1006)以及助力器飞轮(1008)。

10. 根据权利要求 9所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述定子铁芯固定盘(1002)与 助力器外壳(1001)螺纹连接或过盈配合, 所述助力器外壳(1001)通过穿过外壳安装孔(1011) 的紧固件固定连接在发动机(1)上,所述转子铁芯固定盘(1007)与助力器飞轮(1008)螺纹连接 或过盈配合, 所述助力器飞轮(1008)通过键(1009)与发动机(1)的曲轴(56)的曲轴延伸端 (3071)固定, 以随曲轴(56)转动。

11 . 根据权利要求 9所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述电磁助力器(1000)还包括 角位移传感器(1010),所述角位移传感器(1010)与电子控制单元 EC0 (29)连通,以将曲轴(56) 的转动角位移信号送给电子控制单元 EC0 (29)。

12. 根据权利要求 9所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述转子铁芯(1005)的个数为 2个, 其成 180度角度布置在转子铁芯固定盘(1007)上, 所述定子铁芯(1004)的个数为 2个, 其成 180度角度布置在定子铁芯固定盘(1002)上。

13. 根据权利要求 9所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述转子铁芯(1005)的个数为 3个, 相邻铁芯成 120度角度布置在转子铁芯固定盘(1007)上, 所述定子铁芯(1004)的个数 为 3个, 相邻铁芯成 120度角度布置在定子铁芯固定盘(1002)上。

14. 根据权利要求 9所述的电磁助力器(1000), 其特征在于, 所述转子铁芯(1005)的个数为 4个或 5个。

Description:
说 明 书

电磁助力空气动力发电机系统

技术领域

本发明涉及发电机系统, 具体而言, 涉及一种以压缩空气作为动力源的采用电磁助 力器 的发电机系统,此外, 本发明还涉及一种用于空气动力发电机系统的 电磁助力器。

背景技术

常规的发电机系统所采用的动力源多数是釆用 燃油的活塞式发动机。这种采用燃油作为 动力源的发动机一方面因燃油燃烧不充分, 使得排出的气体中含有大量的有害物质而污染 环 境, 另一方面因使用的燃油是从石油中提炼而获得 , 石油资源的日益紧缺使得作为动力源的 燃油发动机的发展和利用受到越来越多的限制 。 因此开发新的、洁净的、无污染的替代能源, 或者尽可能地减少燃油消耗、 降低排放成为发动机发展中急需解决的问题。 为此, 各国经历 了复杂而艰辛的探索之路, 研究和开发了多种动力源, 比如代用燃料、 电动驱动、 燃料电池 和太阳能电池等。 但是, 各种新的动力源或它们构成的混合动力源均存 在不足之处, 因而, 迫切需要一种没有污染、 用之不竭的新型能源, 压缩空气动力源正好满足了这种要求。

F 2731472A1公开了一种可在燃料供应和压缩空气供 应两种模式下工作的发动机, 在高 速公路上采用普通燃料如汽油或柴油, 在低速特别是市区和市郊, 将压缩空气 (或其他任何非 污染的压缩气体)注入燃烧室。这种发动机虽 部分地降低了燃料消耗, 由于仍然采用了燃油 工作模式, 棑放问题依然未能解决。

为了进一步减轻污染, US6311486B1公开了一种纯空气动力发动机, 这种类型的发动机 采用了三个独立的室: 吸气-压缩室、 膨胀排气室和恒定容积燃烧室, 并且吸气 -压缩室通过 阀连接到恒定容积燃烧室, 恒定容积燃烧室通过阀连接到膨胀排气室。 这种发动机的问题之 一是压缩气体从吸气 -压缩室到膨胀排气室经历的时间较长,获得 动活塞做功的动力源气体 时间较长, 同时, 从膨胀排气室排出的高压气体未能得到使用, 这就限制了这类发动机的工 作效率及单次充气持续工作时间。

本申请的申请人在其专利文献 CN101413403 A (其同族国际申请为 W02010051668 A1)中 公开一种可用于交通运输工具的空气动力发动 机总成, 该发动机包括储气罐、 空气分配器、 发动机、 联动器、 离合器、 自动变速器、 差速器以及置于排气室内的叶轮发电机。 这种发动 机利用压缩空气做功而不使用任何燃料, 因此没有废气排放, 实现了 "零排放" , 并且重复 利用废气进行发电, 节省了能源, 降低了成本。 但这种发动机是基于传统的四冲程发动机, 曲轴每旋转 720度, 活塞做功一次。 而作为动力源的高压空气可以在进入气缸内时 即可推动 活塞做功, 而后排放, 即压缩空气发动机的冲程实际为进气-膨胀冲 和排放冲程。 显然,专 利文献 CN101413403 A所公开的这种四冲程压缩空气发动机大大浪 了有效的做功冲程, 限 制了发动机的效率。 并且这种发动机的尾气未能很好地循环利用起 来, 需要足够大的储气罐 储备高压空气才能工作足够长的时间, 这就降低了压缩空气发动机在工业上的应用前 景。

上述的各种研究所提出的空气动力发动机均是 基于活塞在气缸内运动到下止点时,活塞 经由曲轴运动的惯性由飞轮带动从下止点继续 向上止点运动, 从而将工作腔室内的压缩空气 排出。 然而, 由于压缩空气在工作腔内膨胀推动活塞做功后 仍然具有较大的压力, 活塞仅仅 经由曲轴和飞轮的转动惯性将仍然具有一定压 力的压缩空气排出, 就显得 "乏力" , 当发动 机低速转动时, 这种情况就显得更为突出。 为了尽可能的提高空气动力发动机的转速, 需要 说 明 书

活塞在工作腔内更加高速的运动, 并且为了提高空气动力发动机低速转动的稳定 扭矩输出, 需要为曲轴提供助力装置。

目前常用的助力装置通常采用电磁或永磁助力 装置。 中国专利文献 CN2512700Y公开了 一种用于自行车的电磁助力装置, 其借助磁铁和电磁铁的相互作用辅助车轮的转 动, 从而实 现节能和助力的双重效果。另一专利文献 W02004009424A1公开了一种采用电磁线圈的电动助 力转向装置, 以减轻驾驶员的疲劳。 可见, 采用电磁铁或永磁铁作为运动部件的助力装置 已 在许多行业得到实际的应用。

本发明旨在提供一种以压缩空气动力发动机作 为动力源的发电机系统,以实现压缩空气 在工业发电中的应用。 并且本申请所公开的空气动力发动机系统还包 括一种用于曲轴助力的 电磁助力装置, 以便为发动机曲轴提供转动助力, 从而提升空气动力发动机的高速转动特性 和低速转动时的稳定力矩输出, 继而提高空气动力发动机的效率。

发明内容

根据本发明的一个发面, 提供一种电磁助力空气动力发电机系统, 其包括: 发动机,其 包括气缸、 缸盖系统、 进气管路、 排气管路、 活塞、 连杆、 曲轴、 排气凸轮轴、 进气凸轮轴、 前齿轮箱系统和后齿轮箱; 所述活塞经由连杆连接到曲轴; 所述前齿轮箱系统用来传动曲轴 和凸轮轴; 所述缸盖系统上设有用于压縮空气进气的气喉 孔和用于尾气排放的排气孔; 高压 气罐组, 其通过管路与外接加气装置连通; 恒压罐, 其通过管路与高压气罐组连通。 其中, 所述电磁助力空气动力发电机系统还包括: 进气控制调速阀, 其通过管路与恒压罐连通; 控 制器系统; 电磁助力器; 多柱体动力分配器, 其与发动机的曲轴连接; 发电机系统, 其经由 离合器与多柱体动力分配器连接; 电子控制单元 EC0, 其根据传感器所检测的信号控制进气 控制调速阔; 配电装置; 以及尾气回收回路。

在本发明的实施例中, 所述发动机是二冲程的发动机。

在一个示例性实施例中, 所述尾气回收回路包括: 排气集气管、 空气压缩机、 冷凝器、 尾气回收罐、 电动涡轮单向抽气机和尾气消声器; 其中, 尾气由排气集气管进入尾气消声器, 并通过电动涡轮单向抽气机被抽吸到尾气回收 罐内, 聚集在尾气回收罐内的尾气经空气压缩 机压缩增压后经冷凝器冷却处理后送入高压气 罐组。

优选的是,所述电子控制单元接收来自角位移 传感器的信号, 以控制电磁助力器中的线 圈中的电流。

优选的是,所述空气压缩机通过联轴器与多柱 体动力分配器连接, 从多柱体动力分配器 传递来的动力驱动空气压縮机工作, 以压缩来自尾气回收罐的尾气。

优选的是, 所述控制器系统包括高压共轨恒压管、控制器 上盖、控制器中座和控制器下 座, 所述控制器上盖、 控制器中座和控制器下座依次通过螺栓可拆卸 地密封连接。

优选的是,所述控制器上盖内设有进气管路, 所述进气管路螺纹连接到高压共轨恒压管, 所述控制器中座内安装有控制器进气门、 控制器气门弹簧、 油封衬套、 控制器气门弹簧下座 和控制器气门座套所述控制器气门受控制器气 门弹簧的预作用力在发动机无需进气时抵靠在 控制器气门座套上, 所述控制器下座内设有控制控制器气门开闭的 控制器挺柱, 所述控制器 挺柱由进气凸轮轴致动。

在另一个实施例中, 所述气缸为 6个气缸, 所述曲轴包括 6个单元曲拐。 说 明 书

优选的是, 所述 6个单元曲拐分别为第一单元曲拐、 第二单元曲拐、 第三单元曲拐、第 四单元曲拐、 第五单元曲拐、 第六单元曲拐, 并且各单元曲拐的相位作如下设置: 第一单元 曲拐与第二单元曲拐相差 120度、 第二单元曲拐与第三单元曲拐相差 120度、 第三单元曲拐 与第四单元曲拐相差 180度、 第四单元曲拐与第五单元曲拐相差 -120度、 第五单元曲拐与第 六单元曲拐相差 -120度。

根据本发明的另一个方面,提供一种用于空气 动力发动机总成的电磁助力器,所述空气 动力发动机总成包括: 发动机, 其包括气缸、 缸盖系统、 进气管路、 排气管路、 活塞、 连杆、 曲轴、 排气凸轮轴、 进气凸轮轴; 高压气罐组, 其通过管路与外接加气装置连通; 恒压罐, 其通过管路与高压气罐组连通; 进气控制调速阀, 其通过管路与恒压罐连通; 电子控制单元 EC0。 所述电磁助力器包括: 定子部分、转子部分和助力器外壳, 其中, 所述定子部分与转子 部分分体独立设置, 所述定子部分固定连接在所述助力器外壳上。

优选是, 所述定子部分包括: 定子铁芯固定盘、 定子铁芯和定子铁芯线圈; 所述转子部 分包括: 转子铁芯固定盘、 转子铁芯、 转子铁芯线圈以及助力器飞轮。

优选的是,所述定子铁芯固定盘与助力器外壳 螺纹连接或过盈配合,所述助力器外壳通 过穿过外壳安装孔的紧固件固定连接在发动机 上; 所述转子铁芯固定盘与助力器飞轮螺纹连 接或过盈配合, 所述助力器飞轮通过键与发动机曲轴的曲轴延 伸端固定, 以随曲轴转动。

优选的是, 所述电磁助力器还包括角位移传感器, 所述角位移传感器与电子控制单元 EC0连通, 以将曲轴的转动角位移信号送给电子控制单元 EC0。

在优选实施例中,所述转子铁芯的个数为 2个,其成 180度角度布置在转子铁芯固定盘 上, 所述定子铁芯的个数为 2个, 其成 180度角度布置在定子铁芯固定盘上。

在另一个优选实施例中,所述转子铁芯的个数 为 3个,相邻铁芯成 120度角度布置在转 子铁芯固定盘上, 所述定子铁芯的个数为 3个, 相邻铁芯成 120度角度布置在定子铁芯固定 盘上。

在再一个优选实施例中, 所述转子铁芯的个数为 4个, 相邻铁芯成 90度角度布置在转 子铁芯固定盘上,所述定子铁芯的个数为 4个,相邻铁芯成 90度角度布置在定子铁芯固定盘 上。

在再一个优选实施例中, 所述转子铁芯的个数为 5个, 相邻铁芯成 72度角度布置在转 子铁芯固定盘上,所述定子铁芯的个数为 5个,相邻铁芯成 72度角度布置在定子铁芯固定盘 上。

在本发明的示例性实施例中,所述定子铁芯成 一定角度倾斜安装在所述定子铁芯固定盘 上, 以便更好地与处于初始位置的转子铁芯产生电 磁力作用。

优选的是,所述定子铁芯由硅钢片叠成,所述 转子铁芯由硅钢片叠成或由整体的钢块制 成。

优选的是, 所述角位移传感器为电位计式或霍尔式角位移 传感器。

根据本发明的另一个方面,所述电子控制单元 EC0根据角位移传感器的信号控制电磁线 圈的通断电流。

在示例性实施例中,所述电子控制单元 EC0根据转子铁芯或定子铁芯数目的不同,而在 曲轴转动一周的过程中, 通断电流的次数不同。

优选的是, 当所述定子铁芯的数目为 2时, 在曲轴转动一周的过程中, 电子控制单元 说 明 书

ECO控制电磁线圈的通断电流次数各为 2次。

优选的是, 当所述定子铁芯的数目为 3时, 在曲轴转动一周的过程中, 电子控制单元 EC0控制电磁线圈的通断电流次数各为 3次。

优选的是, 当所述定子铁芯的数目为 4时, 在曲轴转动一周的过程中, 电子控制单元 EC0控制电磁线圈的通断电流次数各为 4次。

优选的是, 当所述定子铁芯的数目为 5时, 在曲轴转动一周的过程中, 电子控制单元 EC0控制电磁线圈的通断电流次数各为 5次。

附图说明

现在将描述根据本发明的优选但非限制性的实 施例,本发明的这些和其他特征、方面和 优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显 而易见, 其中:

图 1是根据本发明的电磁助力空气动力发电机系 的总体示意图;

图 2是图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 正视图;

图 3是图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 右侧侧视图;

图 4是图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 左侧侧视图;

图 5是图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 俯视图;

图 6是图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 曲轴-连杆-活塞系统总成,其 中, 示出了其中一个活塞 -连杆单元与缸体的连接;

图 7是图 6中的曲轴 -连杆 -活塞系统总成的曲轴单元结构示意图;

图 8是图 2中的发动机的凸轮轴结构示意图;

图 9A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的控制器 统的立体透视图; 图 9B为图 9A的控制器系统的纵向横截面视图;

图 9C为控制器系统的横向横截面侧视图;

图 10A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的前齿轮 系统的立体透视图; 图 10B为图 10A的左侧侧视图;

图 10C为图 10A的右侧局部剖视的侧视图;

图 11A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的多柱体 力分配器的立体透视图; 图 11B为图 11A的沿纵向轴线剖视的横截面视图;

图 11C为图 11A的左侧侧视图;

图 11D为图 11A的俯视图;

图 12A为压缩空气动力发动机的 P-V图, 其示出了串联分级的压缩空气动力分配形式; 图 12B为压缩空气动力发动机的 P-V图, 其示出了并联形式的压缩空气动力分配形式; 图 13A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的电磁助 器的一个优选实施例的立体 透视图, 其示出了转子和定子各 2个铁芯的情况;

图 13B为图 13A的正视图;

图 13C为图 13A的中心剖视的截面图;

图 14A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的电磁助 器的另一个优选实施例的立 体透视图, 其示出了转子和定子各 3个铁芯的情况;

图 14B为图 14A的正视图;

图 14C为图 14A的中心剖视的截面图; 图 15A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的电磁助 器的另一个优选实施例的立 体透视图, 其示出了转子和定子各 4个铁芯的情况:

图 15B为图 15A的正视图;

图 15C为图 15A的中心剖视的截面图;

图 16A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的电磁助 器的另一个优选实施例的立 体透视图, 其示出了转子和定子各 5个铁芯的情况;

图 16B为图 16A的正视图;

图 16C为图 16A的中心剖视的截面图。

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为 了限制本公开、应用或用途。应当理解的 是, 在全部附图中, 对应的附图标记表示说相同或对应的部件和特 征。

在详细描述本发明的具体实施方式之前, 先就压缩空气发动机的能量进行理论分析。 压縮空气发动机的做功过程比较简单, 只有压缩空气膨胀做功的过程。 如图 12A所示, 图 1-5为压缩空气等温膨胀过程, 1-6为压缩空书气绝热膨胀过程。 压縮空气在发动机内做功 不可能是完全的等温过程, 通常介于等温过程和绝热过程之间, 为了提髙压缩空气的能量利 用率可以采用多级绝热过程来近似等温过程, 或者采用多级等容吸热过程来近似等温过程。 图 12A中示出了压缩空气的两级膨胀做功过程 1-2-3-4, 1-2和 3-4分别是在第一个气缸和第 二个气缸内完成。工质经过第一级的绝热膨胀 做功后,再经过一次热交换器进行等压吸热 2 - 3, 回到初始温度后, 再进入第二缸膨胀做功。 从理论上讲, 将发动机的做功过程可以近似地看 作是等温膨胀过程, 那么曲线 1- 5与坐标值 V,、 V 2 间所包含的面积表示压缩空气存储的能量 释放所能转变的气体膨胀功。而在图 12B中, 图中曲线 1、 2分别表示压縮空气的等温、绝热 膨胀过程, 实际的减压膨胀过程介于曲线 1、 2之间。 图中 A为起始点, B、 C、 D、 E为相应 的分级压力控制时的压力分级点, 在这些点处有等容吸热过程, 如 BC和 DE等。 理论上讲, 曲线 1与坐标值 V,、 V 2 间所包含的面积表示压缩空气存储的能量 释放所能转变的气体膨胀功。

假定高压气罐的充气压力为 P,, 储气体积为 V,的理想气体在完全等温膨胀到常压 时 所能做的全部膨胀功为: 一 WL (i) , P\^\ = P V 2 (2)

式中, 和 , f ^为相应的起始、 终了状态, 绝热膨胀后的终了状态为 fe'^L 选取法国 MDI公司发动机的参数为起始储气压力 A = 3QM¾ , 储气体积^=3001^, 终了 室温状态下的压力 - Ο· 1 ^^ , 由式(1)、式 (2)可计算出起始、终了状态间的完全等温膨胀 的全部膨胀功 ^ = 51· 3 。

假定压缩空气动力发动机的工作温度为 300Κ, 可获得 300L、 300MPa气压下的压缩空气 的质量为 104. 553千克, 假设储气罐的质量为 100千克, 则对应的比能量约为 75 ' A/ 。 相比较车载电池, 例如铅酸电池和镍镉电池而言, 压缩空气的比能量要高, 并且大体上等于 镍氢电池, 具有较好的发展前景。 随着高压储气罐的大容量、 大压力和轻质量的发展, 压缩 空气的比能量还有大幅度地提高, 甚至可以接近钠硫电池和锂聚合物电池。

替换? !(细则第 26条) 说 明 书

压缩空气在发动机内有两种做功形式, 即等温膨胀过程和绝热膨胀过程,下面以具体 参 数计算说明两者的特点。

选取初始状态 1 (30MPa, 300K),终了状态 2 (0. IMPa, 300K),求单位质量压缩空气分别在 等温过程和绝热过程所作的膨胀功。 等温膨胀过程单位质量气体所作的功为 = 绝热膨胀过程单位质量压縮空气所做的功为 ^' - 242 · 3 ^^ » 由理论计算可知, 等温过程的 膨胀功几乎是绝热膨胀过程的 2倍, 因此等温膨胀的能量利用率高于绝热膨胀, 理论上采用 等温膨胀做功是理想的。 但是, "等温"在发动机气缸内是很难实现的, 必须有一个二次热 流导入发动机机壁以保持足够的热量。 这就增加了技术难度, 使发动机结构异常复杂。 下面 进一步从压缩空气的能量利用角度对压缩空气 发动机的两种动力分配模式进行讨论。

在并联方式下, 将等量的压缩气体同时输入到各个气缸膨胀做 功。 设初始状态 1 (30MPa, 300 ) , 终了状态 2 (0. IMPa, 300K), 压缩空气在气缸内进行等温膨胀, 等温近似率 = ^, 气缸数为 4缸, 进入发动机的压缩空气为单位质量 1千克, 4缸气体所做的总技术

2iF ROI = ?<→7 = 392. i kg = {—)V x = 300^

功为 4 A 。 可见, 虽然等温膨胀过程是理 想的做功过程, 但膨胀后的气体体积是膨胀前的 300倍。 这就需要做功的气缸必须具有很大 动机的气缸作为等温膨胀后的气缸, 选择压缩比为 10, 则 1983 / 。 显然, 技术功大大减少, 不仅不如绝热膨胀所做的

技术功, 而且剩余压力很高, 能量没有充分利用。 不过并联方式的优点在于各缸结构尺寸相 同, 布置简单, 动力输出平稳。 考虑到目前的技术, 气缸不可能保持完全等温, 且气缸的压 缩比不能做得过大, 压缩气体在膨胀做功后的排出压力较高, 仍旧可以用来继续做功, 因此 采用多级绝热过程或者闭环回收尾气的能量, 是目前较为实用、 有效的方式。

在串联方式下,将压缩空气在各个气缸内依次 绝热膨胀做功,前一级气缸的排出气体为 下一缸的初始压力。 经过理论计算分析可知: 串联分级越多, 即使用的串联缸数越多, 单位 质量的压缩空气所做的功越多, 能量利用率越高, 一般串联四级, 即可实现完全等温膨胀做 功的 80%: 同等级别的串联中, 中间状态的压力取值不同, 对总的技术功差别不大。 串联气 缸的最大问题在于后一级气缸的容积均要大于 前一级的气缸容积, 并且各级气缸之间均要加 载热交换器以便等压吸热。 如此一来, 对发动机的尺寸要求越来越大, 会严重影响使用压缩 空气发动机的设备的整体布局。

由上分析可见,压縮空气发动机不同于传统的 燃油发动机以及各种电动动力装置,它在 原理上是可行的, 并且符合环境保护、 节约资源的可持续发展战略。 并且, 压缩空气来源方 便, 能量储存方式优于电气、 液压等其他形式。 压縮空气的动力分配形式各有优缺点, 提高 压缩空气使用效率, 增大高压罐容量和充气压力是提高一次充气持 续工作时间的主要手段。 在罐容、 充气压力相对确定的情况下, 压縮空气能量使用率 7是最大的变化参数。 发动机结 构优化、 尾气能量回收、 压縮空气分配等问题是需要深入研究的问题。

经过上述的理论分析,本申请的申请人采用压 縮空气的并联动力分配模式,为了提高压 縮空气能量使用率和做功后排出气体的压力, 申请人采用尾气回收回路, 并且为了提高发动 替 ¾ (细则第 26条) 说 明 书

机的高速转动特性和低速稳定力矩输出, 采用曲轴助力装置。 下面将对本发明的具体方式进 行详细地描述。

现在参考图 1, 图 1是根据本发明的电磁助力空气动力发电机系 的总体示意图, 图 中的箭头表示空气气流的流动方向。 在图 1中, 电磁助力空气动力发电机系统包括发动机 1、 多柱体动力分配器 2、 发电机系统 4、 配电装置 1100、 控制器系统 6、 空气压缩机 7、 冷凝器 11、 尾气回收罐 9、 高压气罐组 13、 恒压罐 16、 进气控制调速阀 23、 电动涡轮单向抽气机 19、 电子控制单元 EC0 29和尾气消声器 22。 如图 1所示, 高压气罐组 13通过压缩空气入口 管路 14与外接加气站或外接加气装置连接, 以从外界获得所需的高压压缩空气。压缩空气 入 口管路 14上设有流量计 A、 压力计 P和手控开关 (未示出)。 流量计 A用于测量和监控进入高 压气罐组 13的压缩空气的流量, 而压力计 P用于测量和监控进入高压气罐组 13的压缩空气 的压力。 在需要通过外接加气装置或加气站对高压气罐 组 13进行加气时, 打开手控开关,高 压压缩空气进入高压气罐组 13, 当压缩空气入口管路 14上的流量计 A和压力计 P达到规定 数值时,关闭手控开关,完成高压气罐组 13的充气过程,这样就可获得额定压力下比如 30MPa 的压缩空气。 为了保证储气罐的安全性能, 在高压气罐组 13上可设置一个、二个或多个安全 阀(未示出)。

高压气罐组 13可以是具有足够容量的一个、 二个、 三个、 四个或更多个高压气罐以串 联或并联的形式组合而成, 根据应用场合的实际需要, 确定高压气罐组 13的组成气罐数。高 压气罐组 13通过管路 15连接到恒压罐 16, 管路 15上同样设置有分别监测和控制压缩空气 流量和压力的流量计 A和压力计 P。 恒压罐 16用来稳定来自高压气罐组 13的高压空气的压 力, 其压力略低于高压气罐组 13内的压力, 比如在 21-28MPa之间, 优选的是在 21MPa左右。 在恒压罐 16和进气控制调速阀 23之间设有管路 17, 管路 17上也设置有分别监测和控制压 缩空气流量和压力的流量计 A和压力计 P。来自恒压罐 16的高压空气经过进气控制调速阀 23 的控制和调节后经管路进入控制器系统 6。

现在详细地描述进气控制调速阀 23。进气控制调速陶 23的作用是根据电子控制单元 EC0 29的指令信号控制电磁阀的开启时间来决定压 空气进气量。 由于电磁阀具有减压作用, 其 与减压调压阔组合就形成了调速阀, 从而可以将发动机的转速调整在一个合适的范 围内。 进 气控制调速阀 23由 EC0 29发出的控制信号 26控制。在发动机 1上可选择性地设有多种传感 器, 比如测量发动机转速的速度传感器、 判断气缸上止点位置的位置传感器以及判断门 油踏 板位置的门油电位计, 还可以是测量发动机机体温度的温度传感器。 根据本发明的示例性实 施例, 示出了速度传感器 24和 /或门油电位计 242。 速度传感器 24可以是现有技术中测量发 动机转速的各种速度传感器, 并通常设置在曲轴 56上。 门油电位计 242可以是现有技术中测 量油门踏板位置的各种位置传感器,其通常设 置在门油踏板位置处。在非车辆应用的场合中 , 类似于踏板位置的门油电位计可以是发动机负 荷传感器, 例如监测发动机输出力矩的转矩传 感器、 发电场合中控制发电电流大小的电流选择旋钮 的位置传感器等。 EC0 29根据各种传感 器的信号,比如速度传感器 24的速度信号和门油电位计 242的位置信号中的任何一个或两个, 经过运算处理发出控制信号 26, 控制信号 26控制进气控制调速阔, 从而可以实现进气控制 调速阀的高速、 中速、 低速需要, 由此相应于发动机的高速、 中速和低速转动。

经过进气控制调速阀的高压压缩空气经高压管 路流入控制器系统 6, 并由控制器系统 6 向发动机 1的各个气缸提供高压压缩空气, 比如大约 7-18MPa之间的压力, 优选的是为 说 明 书

9-15MPa, 更优选的是为 l l-13MPa, 以驱动发动机活塞 51在缸体系统 40内作往复运动(参考 图 2-6), 并经由连杆 54将活塞 51的往复运动转变成的曲轴 56的旋转运动, 从而满足发动 机的各种工况下的要求。 控制器系统 6的具体结构将在后文进行详细地描述。

继续参考图 1, 从发动机 1输出的转动运动经过多柱体动力分配器 2分配到应用设备, 如图 1中所示, 应用设备包括空气压缩机 7、发电机系统 4。空气压缩机 7可以是传统的叶片 式压缩机和活塞式压縮机等, 也可以是本申请的申请人在专利文献 (CN 201261386Y)中所公开 的加压装置。 发电机系统 4即可以采用本领域所公知的直流或交流发电 , 也采用其他类型 的发电机, 比如中国专利文献 CN102122862A所公开的稀土永磁无铁芯发电机组。 在本发明的 优选实施中, 发电机系统 4采用稀土永磁无铁芯发电机。 发电机系统 4通过连接装置比如配 电电路电性连接到配电装置 1100。 配电装置 1100用来将发电机系统 4所发出的电配送到各 种用电场合和用电设备中, 其包括上控制面板 1102、 下控制面板 1103和供电输出端 1101。 上控制面板 1102包括三块均以标记 "A"显示的电流表、 一块以标记 "V"显示的电压表以及 一个以标记 " LWS "显示的电压转换开关。 每一个电流表分别显示三相电路中每一相的电 流。 电压转换开关用来将发电机系统 4发出的电选择变换输出, 根据工业和民用的一般需要, 本 发明的电压转换开关可在 220V和 380V之间转换, 当电压转换开关选择在 220V档位时,配置 装置 1100经供电输出端 1101将 220V的电输送到各种用电场合, 而当电压转换开关选择在 380V档位时, 配置装置 1100经供电输出端 1101将 380V的电输送到各种用电场合。 在本发 明的示范性实施例中, 电压转换开关是采用 LW5/YH2/2型转换开关。 电压表根据电压转换开 关的操作测量发电机系统的相电压或线电压。

多柱体动力分配器 2可与曲轴 56上的飞轮固定连接, 也可通过比如是联轴器的连接件 与曲轴连接。 多柱体动力分配器 2将动力分成两路, 一路分配给动力设备 4, 另一路分配给 空气压缩机 7。动力设备 4通过离合器 3或类似功能的连接装置与多柱体动力分配器 2连接, 空气压缩机 7通过例如是齿轮装置的联轴器 5与多柱体动力分配器 2连接。当发动机工作时, 曲轴 56的旋转带动多柱体动力分配器 2运转,继而将动力分别分配给动力设备 4和空气压缩 机 7, 从而带动动力设备 4和空气压缩机 7工作。

由于本发明的压缩空气发动机由高压空气直接 驱动, 在曲轴旋转 0-180度的过程中,高 压空气驱动活塞 51运动,在活塞到达下止点后因惯性向上运动 , 曲轴继续转动 180度 -360 度, 发动机进行排气冲程, 此时排气的气体依然具有较高的压力, 例如为 3MPa左右, 具有较 高压力的排出气体直接排到大气中一方面容易 形成高压尾气流, 引起尾气噪声, 另一方面损 耗了压縮空气所蕴涵的能量。 因此, 对压缩空气发动机的尾气回收是一项势在必行 的关键技 术。 本发明的尾气回收结构概括如下:

从发动机 1的排气集气管 28排出的尾气经管路 27输送到尾气消声器 22, 经过消声处 理的尾气经由管路 18被抽向电动涡轮单向抽气机 19。在电动涡轮单向抽气机 19和尾气回收 罐 9之间设置有管路 20, 管路 20上设有单向阀 21。单向阀 21的存在仅允许尾气从电动涡轮 单向抽气机进入尾气回收罐 9, 而不允许尾气反向流动。 尾气回收罐 9和空气压缩机 7之间 的管路 8上设有流量计 A和压力计 P, 以分别检测和监控经过空气压缩机 7压缩后的尾气的 流量和压力。经过空气压缩机 7压缩后的尾气其压力得到显著的增加,通常 达到大约 20 MPa 至大约 30MPa之间, 随后经过管路 10进入冷凝器 11, 经过冷凝器 11冷却后的尾气可以直接 通过管路 12送入高压气罐组 13,或者再通过尾气过滤器(图中未示出)后 入高压气罐组 13。 说 明 书

可备选地是, 还可在冷凝器( 11 )和高压气罐组( 13)之间的管路上设置单向阀(图中未示出), 仅允许增压后的干净尾气单向流入高压气罐组 (13)。如此一来,用于驱动发动机活塞 51的高 压压缩空气在做功之后其相当一部分通过尾气 回收回路 (包括尾气消声器、电动涡轮单向抽气 机、尾气回收罐 9、空气机 7、冷凝器 11以及它们之间的连接管路)增压净化后回收到 高压气 罐组, 从而实现了尾气的再利用。 尾气回收回路的存在不仅相当程度地解决了具 有相当压力 的尾气 (通常为 3MPa左右)直接排气大气造成的噪声污染问题, 且有效地减少了对大容量高 压气罐组 13的容积需求问题。 换句话说, 对于给定容量的高压气罐组 13, 尾气回收回路的 存在大大增加了压缩空气发动机的持续工作时 间, 在使用压缩空气发动机的交通工具或发电 设备中, 大大增加了交通工具或发电设备的持续工作时 间, 从而明显地提高压缩空气发动机 的效率。

现在回到图 2至图 5,图 2至图 5从不同的角度描述了图 1中的发动机 1的视图。其中, 图 2为发动机的正视图, 图 3为发动机 1的右侧侧视图, 图 4为发动机 1的左侧侧视图, 图 5为发动机的俯视图。 进一步参见图 6可知, 发动机 1包括气缸 40、 缸盖系统 36、 进气管路 42 (气门喉管)、 排气管路 27、 活塞 51、 连杆 54、 曲轴 56、 排气凸轮轴 800 (见图 8)、 进气凸 轮轴 200 (安装在图 9中的进气凸轮轴安装孔 113内)、前齿轮箱系统 43、后齿轮箱 33和电磁 助力器 1000。 前齿轮箱系统 43用来传动曲轴 56和凸轮轴。 后齿轮箱 33设置有齿圈 31和飞 轮 32, 其可连接到多柱体动力分配器 2。 在此发动机 1的示例性实施例中, 分别设置有进气 凸轮轴 200和排气凸轮轴 800, 它们均通过前齿轮箱系统 43与曲轴 56相连, 并随曲轴 56的 转动做适当的转动。 由于压缩空气进气直接受控制器系统 6的控制和分配, 因而在发动机汽 缸盖系统 36之上取消了进气阔, 而仅设置排气闽 62, 在示例性实施中, 排气阔为每个气缸 4 个, 根据需要也可设置为 1个、 2个、 4个或 6个。来自控制器系统 6的压缩空气经气门喉管 42直接进入膨胀排气室 63 (见图 6), 在发动机工作时, 该压缩空气推动活塞 51向下运动, 活塞 51通过连杆 54将活塞 51的直线运动转化为曲轴 56的旋转运动, 曲轴转动实现发动机 的输出。在活塞 51运动到下止点之后, 曲轴 56因惯性继续运动, 带动活塞 51从下止点位置 向上止点位置运动, 此时排气凸轮轴 800通过其上的凸轮和相应的摇臂, 打开排气圆 62, 进 行排气冲程。 在示例性实施例中, 排出的尾气优选的是进入尾气回收回路。

发动机 1上还设有用来启动发动机的启动器 39和通过例如是皮带轮的连接部件与曲轴 相连的发电机 391、用于润滑油回油的气缸体油底壳 44以及对机油进行过滤的机油过滤器 2。 该发电机 391可以例如整体式交流发电机、 无刷式交流发电机、 带泵式交流发电机或永磁发 电机等, 其在发动机工作时给发动机总成供电并给电瓶 或蓄电池(图中未示出)充电。

现在参考图 6, 图 6为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的发动机 1的曲轴-连杆- 活塞系统总成, 其中, 示出了其中一个活塞-连杆单元与气缸 40的连接。在示出的实施例中, 优选的是具有 6个气缸 40,相应地具有 6个活塞 51和 6个连杆 54。在备选方案中,活塞 51、 气缸 40和连杆 54的数目可以分别是本领域技术人员可以想得 的 1个、 2个、 4个、 6个、 8个、 12个或其他数目个数。 相应地, 曲轴 56作适应地匹配性设计, 以适应活塞-连杆单元 数。 在示例性实施例中, 如图 6和图 7中所见, 曲轴 56优选的是具有 6个单元曲拐, 其对应 本发明的优选实施方案。 继续参考图 6, 在所示出的其中一个活塞-连杆单元与气缸 40的连 接中, 从控制器系统 6来的高压压缩空气经由进气管路 42通过气缸盖 36上的气喉孔 402直 接进入膨胀排气室 63。 高压气体在膨胀排气室 63内膨胀做功, 推动活塞 51向下运动, 此为 说 明 书

做功冲程。 做功冲程输出的功通过曲轴连杆系统向外输出 动力。 活塞 51在气缸 44内由下止 点位置向上止点位置运动时, 排气阔 62打开, 具有一定压力的空气自膨胀排气室 63中经由 排气管 27排出, 此为排气冲程。 在活塞 51快到上止点时, 排气阔 62关闭, 控制器系统 6又 开始为膨胀排气室 63供气,进入下一个循环。显然,本发明的发 机的曲轴 56每转动一圈(360 度), 就做功一次, 而不像传统的四冲程发动机, 在曲轴转动两圈(720度)的过程中完成一次 完整的进气、 压縮、 膨胀和排气冲程。 这就如二冲程发动机一样, 但又与传统的二冲程发动 机不同, 因为传统的二冲程发动机通常在气缸底部设有 进气口, 并在气缸适当位置设有扫气 口和排气口。 而本发明的二冲程发动机是在气缸的顶部设有 用于高压压缩空气进气的气喉孔 402和用于尾气排放的排气孔 272,并且气喉孔 402的连通和闭合是进气凸轮轴 200通过控制 器系统 6实现的, 而排气孔的连通和闭合是由曲轴带动排气凸轮 轴 800转动, 并通过摇臂控 制排气阀 62的打开和关闭而实现的。因此本发明的二冲 发动机是完全不同于传统的二冲程 发动机的, 其有效地利用了可直接膨胀做功的高压空气, 曲轴 56每转动一圈活塞 51就做功 一次, 因而在相同的排气量情况下, 相比较传统的四冲程发动机而言, 功率可提高一倍。

现在参考图 5和图 6, 曲轴 56包括齿轮连接螺栓 79、 曲轴前端 80、 斜齿轮 61、 主轴颈 78、 单元曲拐 71、 平衡重 77、 曲柄销 76、 曲轴后端 75和飞轮连接螺栓 72。 曲轴 56上的主 轴颈 78和曲柄销 76上分别设有一个或多个机油润滑油孔, 以便为曲轴提供润滑机油。 曲轴 前端 80的右侧(如图中所示方向)相邻处设有齿轮 接螺栓 79, 以与前齿轮箱系统 43中的相 应齿轮连接, 曲轴前端 80的左侧(如图中所示方向)相邻处设有斜齿 61, 以带动凸轮轴转 动。 曲轴后端 75的外侧相邻位置设有飞轮连接螺栓 72, 以与飞轮 32形成固定连接。 平衡重 77上环设有一个、 二个或多个平衡配重孔, 以调节平衡重重量。 在本发明的优选实施例中, 曲轴的单元曲拐 71包括六个单元曲拐, 分别是第一单元曲拐 71a、 第二单元曲拐 71b、 第三 单元曲拐 71c、 第四单元曲拐 71d、 第五单元曲拐 71e、 第六单元曲拐 71f。 其分别对应于第 一至第六连杆 54或活塞 51。 在备选实施例中, 单元曲拐 71可包括不同数目的单元曲拐, 比 如 1个、 2个、 4个、 6个、 8个或更多个, 这些均是本领域技术人员容易想到的。 在图 6或 图 7中的优选实施例中, 各单元曲拐的相位作如下设置: 第一单元曲拐 71a与第二单元曲拐 71b相差 120度、 第二单元曲拐 71b与第三单元曲拐 71c相差 120度、 第三单元曲拐 71c与 第四单元曲拐 71c相差 180度、 第四单元曲拐 71d与第五单元曲拐 71e相差 -120度、 第五单 元曲拐 71e与第六单元曲拐 71f相差 -120度。 如此设置下的曲拐单元, 可以实现曲拐单元的 工作顺序为: 第一和第五单元曲拐同时工作, 而后第三和第六单元曲拐一起工作, 最后第二 和第四单元曲拐一起工作。 如此一来, 相应的发动机气缸的工作顺序为: 1-5缸, 3-6缸和 2-4缸。 根据本发明的教导, 本领域技术人员可设置不同于本发明的单元曲 拐及其工作相位 和工作顺序, 但其均落在本发明的范围内。

继续参考图 6, 活塞 51通过连杆 54与曲轴 56连接。 连杆 54包括连杆小头、 连杆体和 连杆大头。 连杆大头包括连杆盖 58, 连杆盖 58的内侧形成圆形的空间, 以通过置于空间内 的连杆轴瓦 57与曲轴的曲柄销 76连接。 活塞 51的外圆周表面设置有四氟乙烯阻油环 53和 四氟乙烯活塞环 52。 在图示的示例性实施例中, 每个活塞 51上设置有 4道四氟乙烯活塞环 52和 2道四氟乙烯阻油环 53。在备选实施例中, 四氟乙烯阻油环 53和四氟乙烯活塞环 52的 数目可以变化, 例如均可以是 2道、 3道、 4道或更多道。 四氟乙烯阻油环 53起阻油作用, 四氟乙烯活塞环 52起刮油作用, 它们共同作用, 保证润滑油可靠地润滑和密封。 说 明 书

现在参考图 8,图 8为图 2中的发动机 1的排气凸轮轴 800结构示意图。排气凸轮轴 800 包括单元凸轮 81和链轮 83。 在示例性实施例中, 单元凸轮 81包括 6个单元凸轮, 其分别为 第一单元凸轮 81a、 第二单元凸轮 81b、 第三单元凸轮 81c、 第四单元凸轮 81d、 第五单元凸 轮 81e、 第六单元凸轮 81f。 在备选实施例中, 单元凸轮 81的数目可以是 1个、 2个、 4个、 6个、 8个、 12个或更多个, 这取决于发动机气缸数和每一个气缸的排气阀 个数。 在本发明 的示例性实施例中, 每个单元凸轮 81包括两个凸轮 82, 每个凸轮 82控制其对应的排气阀 62 的开启。 在图 8中的优选实施例中, 各个单元凸轮 81的相位作如下设置: 第一单元凸轮 81a 与第二单元凸轮 81b相差 120度、 第二单元凸轮 81b与第三单元凸轮 81c相差 120度、 第三 单元凸轮 81c与第四单元凸轮 81c相差 180度、 第四单元凸轮 81d与第五单元凸轮 81e相差 -120度、第五单元凸轮 81e与第六单元凸轮 81f相差 -120度。如此设置下的单元凸轮, 可以 实现单元凸轮的工作顺序为: 第一和第五单元凸轮同时工作, 而后第三和第六单元凸轮一起 工作, 最后第二和第四单元凸轮一起工作。 如此一来, 相应的发动机气缸的工作顺序为: 1-5 缸, 3-6缸和 2-4缸。 根据本发明的教导, 本领域技术人员可设置不同于本发明的单元凸 轮 及其工作相位和工作顺序, 但其均落在本发明的范围内。

现在参考图 9, 图 9A-图 9C统称为图 9, 其为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的 控制器系统 6的视图。 如图 9所示, 控制器系统 6包括高压共轨恒压管 91、 控制器下座 97、 控制器中座 98、 控制器气门 92、 控制器弹簧 94以及控制器上盖 108。 高压共轨恒压管 91具 有圆柱形外形, 其也可为矩形、三角形等外形。 高压共轨恒压管 91内部为例如是圆柱形的腔 道, 以接受来自进气控制调速阀 23的高压进气, 并大体上保持腔道内的压缩空气压力均衡, 以便使初始进入各个气缸 40的膨胀排气室 63内的高压空气具有相同的压力, 从而使发动机 工作平稳。 高压共轨恒压管 91的两端固定装配有高压共轨恒压管端盖 100, 在其与进气控制 调速阀 23连接的端盖 100具有向外延伸的凸缘(图中未标记),该凸 缘伸入到高压进气控制调 速阀 23和高压共轨恒压管 91之间的管路内, 并通过例如是螺纹的连接方式与高压管路可拆 卸地固定连接。高压共轨恒压管端盖 100通过端盖连接螺栓与高压共轨恒压管 91连接。高压 共轨恒压管 91上设有对应于气缸 40的数目的上盖连接孔 111, 在图示的优选实施例中, 上 盖连接孔 111的数目为 6。 控制器上盖 108在沿其中心线的剖面上具有倒 T形, 其具有圆柱 形的支进气管路 112和圆形下表面(图中未标记), 支进气管路 112通过其上端外围的螺纹连 接到上盖连接孔 111内, 以与高压共轨恒压管 91形成固定可拆卸地连接。控制器上盖 108通 过上盖与中座连接螺栓或其他紧固件与控制器 中座 98形成密封的、可拆卸固定连接。控制器 中座 98通过中座与下座连接螺栓 110或其他紧固件与控制器下座 97形成密封的可拆卸固定 连接。

如图 9所示, 控制器中座 98在其中心处设有直径不同的孔, 从上到下依次为控制器气 门座套孔 120、 控制器气门孔 117、 油封衬套孔 116、 控制器气门弹簧孔 119。 在示例性实施 例中, 孔 120的直径大于孔 117的直径并且大于孔 116的直径。 孔 117的直径大于孔 116的 直径。 孔 119的直径可以和与孔 117的直径相同或不同, 但要求大于孔 116的直径。 在优选 实施例中, 孔 119的直径等于孔 117的直径, 但略小于孔 120的直径。控制器气门座套 93安 装在控制器气门座套孔 120内, 并支撑在控制器气门孔 117之上。控制器气门孔 117为空腔, 其与气喉孔连接孔 118连通, 以在控制器气门 92打开时, 将来自高压共轨恒压管 91的压缩 空气经由支进气管路 112进入气喉孔连接孔 118。 气喉孔连接孔 118的一端与控制器气门孔 说 明 书

117连通, 另一端联通缸盖系统 36的气喉孔 402, 其保持常通, 因而可在控制器气门 92打开 时, 将压缩空气送入膨胀排气室 63, 从而驱动发动机工作。 油封衬套 99安装在油封衬套孔 116内, 并支撑在控制器气门弹簧 94之上, 其内通过控制器气门 92的气门杆(图中未标记)。 该油封衬套 99除了对控制器气门 92进行密封外还对气门杆起导向作用。 控制器气门弹簧 94 安装在控制器气门弹簧孔 119内, 其下端支撑有控制器气门弹簧下座 95, 并通过控制器气门 锁夹片紧固在控制器气门弹簧下座 95之上。 在发动机不工作时, 控制器气门弹簧 94预加载 一定的预张力, 其将控制器气门 92抵靠在控制器气门套座 93上, 控制器气门 92关闭。

控制器下座 97内部设有示例性的 6个控制器挺柱安装孔 114, 其根据发动机气缸数的 不同, 可以设置不同数目的控制器挺柱安装孔 114, 例如可以是 1个、 2个、 4个、 6个、 8 个、 10个或更多。 控制器挺柱 115安装在控制器挺柱安装孔 114内, 并随安装在进气凸轮轴 安装孔 113内的进气凸轮轴 200转动而上下往复运动。当需要给发动机气缸 40提供高压压缩 空气时, 进气凸轮轴 200的凸轮向上顶起控制器挺柱 115, 控制器挺柱 115继而顶起控制器 气门 92的气门杆, 使得气门杆克服控制器气门弹簧 94的拉力, 离开控制器气门套座 93, 从 而控制器气门打开, 高压压缩空气得以从高压共轨恒压管 91进入膨胀排气室 63, 以满足发 动机的供气需求。 在进气凸轮轴 200随曲轴 56转过一定角度后, 控制器气门 92的气门杆在 控制器气门弹簧 94的恢复力作用下重新坐落在控制器气门套座 93上, 控制器气门 92关闭, 供气结束。 由于本发明的压缩空气发动机为二冲程发动机 , 曲轴 56每转动一周, 控制器气门 92和排气阀 62各开闭一次, 因此, 很容易设置进气凸轮轴 200和排气凸轮轴 800的凸轮相 位以及它们与曲轴的连接关系, 其详细的结构和运动传递见图 10的示例性说明。

现在参考图 10, 图 10A-图 10C统称为图 10, 其为图 1中的电磁助力空气动力发电机系 统的发动机 1的前齿轮箱系统 43的不同视图。如图 10所示,前齿轮箱系统包括多边形盖 313、 传动齿轮 308、 曲轴齿轮 307、 过桥齿轮 303、 进气凸轮轴齿轮 302、 排气凸轮轴齿轮 306。 曲轴齿轮 307与穿过多边形盖 313的曲轴 56—端固定连接, 以传递来自曲轴的转动。 曲轴 56在多边形盖 313另一侧的突出延伸端 3071 (此处称曲轴延伸端)用来连接电磁助力器 1000, 电磁助力器 1000为曲轴 55的转动提供助力, 以提高发动机的性能。 电磁助力器 1000的详细 结构和工作过程将在后文描述。

曲轴齿轮 307的下方(图 10B中所示方位)设有例如是机油泵齿轮的传动 轮 308, 以通 过传动齿轮 308带动例如是机油泵的构件转动。在曲轴齿轮 307的上方从左至右(图 10B中所 示方位)依次设置有进气凸轮轴齿轮 302、过桥齿轮 303、排气凸轮轴齿轮 306。 曲轴齿轮 307 与过桥齿轮 303直接接合以带动过桥齿轮 303转动。 过桥齿轮 303同时与左右两侧的进气凸 轮轴齿轮 302和排气凸轮轴齿轮 306接合, 以在曲轴 56转动时, 通过曲轴齿轮 307、 过桥齿 轮 303带动进气凸轮轴齿轮 302和排气凸轮轴齿轮 306的转动, 从而使进气凸轮轴 200和排 气凸轮轴 800转动, 最终实现排气睛 62和控制器气门 92的开启和关闭。在示例性实施例中, 排气凸轮轴齿轮 306直接固定连接在排气凸轮轴 800上, 从而排气凸轮轴齿轮 306的转动直 接带动排气凸轮轴 800的转动。 而进气凸轮轴齿轮 302的中心轴的适当位置上固定有皮带轮 (未示出), 该皮带轮通过凸轮轴传动皮带 35与设置在进气凸轮轴 200上的皮带轮连接,从而 带动进气凸轮轴 200转动, 实现控制器气门 92的开启和关闭。在备选实施例中, 进气凸轮轴 齿轮 302的中心轴的适当位置上也可固定有链轮(未 示出), 该链轮通过链条与设置在进气凸 轮轴 200上的链轮连接, 从而带动进气凸轮轴 200转动, 实现控制器气门 92的开启和关闭。 说 明 书

多边形盖 313上设有多个不同作用的孔, 例如螺钉连接孔 309、 螺钉孔 310和螺栓连接 孔 311。 多边形盖 313通过螺钉连接孔 309连接到发动机箱体上, 过桥齿轮 303通过螺钉孔 310连接到多边形盖 313上, 螺栓连接孔 311用来将多边形盖 311与发动机箱体连接。 螺栓 连接孔 311可以设置在焊接在多边形盖 311上的焊接柱 5内。 多边形盖 311上还设有供润滑 油流动的油孔 304和用于安装吊环的吊环座 12。

现在参考图 11, 图 11A-图 11C统称为图 11, 其为图 1中的电磁助力空气动力发电机系 统的多柱体动力分配器 2的不同视图。如图 11所示的本发明的示例性实施例, 多柱体动力分 配器 2是多级动力分配器, 其由一级 601、 二级 602、 三级 603、 四级 604、 五级 605 (图 10B 所示的方向由左至右)组成。在备选实施例中 , 多柱体动力分配器可由不用于本发明的五级的 其他级组成,例如三级、四级、六级或七级等 。每一级的结构大体相同,均包括行星齿轮 401、 内齿圈 407和太阳轮 405。 可根据需要均匀设定每一级的行星轮的个数, 例如 3个、 5个、 7 个或更多个。 在示例性实施例中, 每一级均包括 5个均匀分布的行星齿轮 401。 这样做的好 处在于, 行星齿轮的均匀分布可使主轴的受力均匀, 传动平稳而且传动功率大。 如图 11B所 示, 一级 601和二级 602的行星齿轮 401之间通过行星齿轮销 403连接, 以使一级 601、 二 级 602同步转动。行星齿轮销 403通过光滑的平键 4021或花键与行星齿轮 401连接。在示例 性实施例中, 行星齿轮销 403可以是细圆柱形的销, 其外形也可以是矩形、 梯形、 半圆形, 其个数可以是每一级采用二个、 三个、 四个、 五个或更多个。 二级 602和三级 603的太阳轮 405通过太阳齿轮销 406连接, 以实现二级 602和三级 603的联动。 三级 603和四级 604之 间的连接关系类似于一级 601和二级 604之间的连接关系, 四级 604和五级 605之间的连接 关系类似于二级 602和三级 603之间的连接关系。如此一来,多柱体动力分 配器 4的一级 602 到五级 603实现了动力的传递, 可以将来自一级 601的动力输入从五级 605中输出。 尤其注 意的是, 每一级的行星齿轮 401只绕自身轴线作自传运动, 而不绕相应太阳轮 405作公转运 动, 这样的布置使多柱体动力分配器的内部结构相 对简单, 易于平稳地传递动力。

现在描述多柱体动力分配器 2的工作原理。发动机 1的曲轴 51上设有飞轮 32, 飞轮 32 的外围固定连接有齿圈 31, 该齿圈 31具有外齿圈, 其与多柱体动力分配器 2的一级 601上 的具有内齿的内齿圈 407啮合, 以将曲轴 56的运动传递到一级 601的内齿圈 407。 一级 601 的行星齿轮 401与二级 602的行星齿轮连接, 动力自一级 601传递到二级 602, 二级 602的 行星齿轮 401带动二级的太阳轮 405转动。 二级的太阳轮 405通过太阳齿轮销 406与三级的 太阳轮连接, 带动三级的太阳轮 405转动, 动力自二级 602传递到三级 603。 三级 603以类 似于一级 601的方式,将三级 603的动力通过行星齿轮 401将动力传递到四级 604。 四级 604 以类似于二级的方式将四级 604的动力通过太阳轮 405传递到五级 605。 在本发明的实施例 中, 五级 605的行星齿轮 401的转动轴为动力输出端,动力通过行星齿轮 401分为多路 (本发 明示例性地示出了两路)传递到与多柱体动力 配器 2连接的元件,例如在本发明的示例性实 施例中, 该元件是比如是发电机的动力装置 4和空气压缩机 7。 这样一来, 动力从发动机的 曲轴 56输出,通过多柱体动力分配器 2实现多路输出。相比较传统发动机的变速箱 利地是, 采用五级行星齿轮的传递进行动力再分配, 即实现了省力又减少了传递中的扭矩振动。

现在描述电磁助力器 1000的详细结构和工作原理。 图 13-16描述了本发明的电磁助力 器 1000的不同实施例。在图 13-16中,相同的标记表示完全相同的部件。现 参考图 13A-13C, 图 13A为图 1中的电磁助力空气动力发电机系统的电磁助 器的一个优选实施例的立体透视 说 明 书

图, 其示出了转子和定子各 2个铁芯的情况; 图 13B为图 13A的正视图; 图 13C为图 13A的 中心剖视的截面图。 电磁助力器 1000包括助力器外壳 1001、 定子部分、 转子部分。 定子部 分由定子铁芯固定盘 1002、 定子铁芯 1004和定子铁芯线圈 1003组成。 转子部分由转子铁芯 固定盘 1007、助力器飞轮 1008、转子铁芯 1005和转子铁芯线圈 1006组成。 电磁助力器 1000 外形成环形筒状, 助力器外壳 1001位于电磁助力器 1000的最外围, 其一般由隔磁材料比如 铁制成。定子部分的定子铁芯固定盘 1002固定连接在助力器外壳 1001上, 定子铁芯 1004插 接在定子铁芯固定盘 1002上, 其上缠绕有定子铁芯线圈 1003。

转子铁芯固定盘 1007通过过盈配合或螺纹连接固定安装在助力 飞轮 1008上,以随助 力器飞轮 1008转动。 转子铁芯固定盘 1007上插接有转子铁芯 1005, 转子铁芯上缠绕有转子 铁芯线圈 1006。 助力器飞轮 1008通过键 1009与曲轴 56固定连接。 在本发明的示例性实施 中,助力器飞轮 1008通过花键或平键或销 1009与曲轴延伸端 3071固定连接,从而使得曲轴 56的旋转带动助力器飞轮 1008旋转, 进而带动转子铁芯 1005转动。

通过上面的描述可以知道, 本发明的电磁助力器 1000为分体结构, 即定子部分和转子 部分是分体安装的, 分体安装的好处在于简化电磁助力器的结构, 并使得转子部分和定子部 分的安装、维修和保养可以单独进行。尽管本 发明电磁助力器 1000采用分体结构, 但转子部 分和定子依然很好地配合工作。如图 13C中所示,定子部分通过定子铁芯固定盘 1002与助力 器外壳 1001固定连接, 比如是螺纹连接或过盈配合, 即定子部分与助力器外壳 1001相互间 不存在运动关系, 助力器外壳 1001通过穿过外壳安装孔 1011的螺栓或螺钉等紧固件与前齿 轮箱系统 43的多边形盖 313形成固定连接, 从而将定子固定安装在发动机 1上。而转子部分 通过助力器飞轮 1008与曲轴延伸端 3071的固定连接而随曲轴 56转动, 如此一来, 电磁助力 器 1000的定子部分和转子部分可以协同一致地工 。

在图 13所示的电磁助力器结构中, 定子部分和转子部分均由两个铁芯组成, 即 2个成 180度放置的转子铁芯 1006和 2个成 180度放置的定子铁芯 1004组成。 如图 13B中所示, 为了使转子部分的转子铁芯线圈 1006与定子部分的定子铁芯线圈 1003所产生的电磁场同极 相斥产生的作用力推动曲轴 56转动, 可以适当地将定子铁芯 1004适当地倾斜安装, 比如可 以将定子铁芯 1004相对于转子铁芯 1005的延长线成 5 ° 至 30 ° 的锐角角度倾斜安装, 优选 地是, 倾斜角度可以是 10° 至 25 ° , 更优选地是, 倾斜角度可以是 12° 至 20 ° 。 在本发明 的优选实施中, 可以选定定子铁芯 1004相对于转子铁芯的倾斜角度为 5 ° 、 8° 、 12 ° 、 15 ° 、 20° 。 为了更好地利用线圈 1006和 1003所产生的磁场, 减少铁耗, 定子铁芯 1004由硅 钢片叠成, 而转子铁芯 1005由整体的钢制成或者也由硅钢片叠成。

现在进一步描述电磁助力器 1000的工作原理。电磁助力器 1000之所以助力在于其利用 了电磁铁或永磁铁之间同极相斥异极相吸的磁 场特性。 如图 13B中所示, 当上方位置的转子 铁芯 1005靠近顶部的定子铁芯 1004时,此时两个铁芯通有相反方向的电流 (按图示的缠绕方 法, 绕法相同, 电流方向相反), 则定子铁芯 1004和转子铁芯 1005产生的磁场方向相对(例 如: 定子铁芯的 N级向圆心而转子铁芯的 N级向圆外, 或者定子铁芯的 N级向圆外而转子铁 芯的 N级向圆心),使内外铁芯之间存在斥力,则 子铁芯 1004就会推动转子铁芯 1005转动。 当转子部分转到一定角度 (在 2铁芯的实施例中,接近 180度)后, 同一个转子铁芯 1005在靠 近下一个定子铁芯 1004时, 同极之间的斥力就会成为转子部分转动的阻力 ,此时需要对定子 部分和转子部分的线圈同时断电, 由于断电, 转子铁芯 1005和定子铁芯 1004之间的磁场就 说 明 书

会消失, 助力器飞轮 1008由于惯性继续运动, 当同一个转子铁芯 1005越过另一个定子铁芯 1004时, 继续对线圈通电, 此时转子铁芯 1005和定子铁芯 1004之间所存在的同极之间的斥 力又会促动转子部分继续转动, 如此周而复始地在电磁作用力下转动, 实现对曲轴转动的助 力目的。

由上述的分析可知, 要想使电磁助力器 1000起到可靠的助力作用, 关键在于通断流的 时机。 在本发明中, 对线圈 1006、 1003正确通断电流的实现在于采用了角位移传 器 1010 和电子控制单元 EC029。 如图 13C中所示, 在曲轴延伸端 371上设置有角位移传感器 1010, 角位移传感器 1010为电位计式或霍尔式或光电式或导电塑料 或电容式或电感式角位移传 感器, 其检测曲轴旋转所产生的角度。 在初始位置, 即如图 13B中所示的位置, 顶部定子铁 芯 1004和上转子铁芯 1005大体上处于同一直线上(由于定子铁芯 1004的倾斜安装, 实际上 存在一个较小的夹角), 以此位置为参考基础, 上转子铁芯 1005顺时针转动的角度计为 θ, 在初始位置 e为 o。 当上转子铁芯 1005顺时针转动时, 角位移传感器 1010向电子控制单元

EC0 29输出一个角位移逐渐增加的信号, 电子控制单元 EC0 29接通电磁助力器 1000的电源 (在图中未输出, 其可以是蓄电池单元也可以是提供直流电流的 任何电源), 此时, 顶部定子 铁芯 1004和上部转子铁芯 1005同时产生极性相同的电磁极,顶部定子铁 1004排斥上部转 子铁芯 1005, 使上部转子铁芯 1005加速顺时针转动, 并转过一定角度。 由于电磁的排斥力 所产生的运动与转子铁芯 1005的运动方向相同, 因而产生助力转动。 待上部转子铁芯 1005 转过一定角度 S后, 角位移传感器 1010再发一个信号给电子控制单元 EC0 29, 使线圈 1005 和 1003断电,转子部分由于惯性继续转动。当上 转子铁芯 1005转过的角度 Θ为 360/2=180 度时, 角位移传感器 1010再给电子控制单元 EC0 29—个信号, 电子控制单元 EC0 29接通电 磁助力器 1000的电源, 此时, 上部转子铁芯 1005运动到下部位置(跟起始位置成 180度), 该转子铁芯 1005与底部定子铁芯 1004同时产生极性相同的电磁极,底部定子铁 1004排斥 转子铁芯 1005, 使转子铁芯 1005加速顺时针转动, 并转过一定角度。 由于电磁的排斥力所 产生的运动与转子铁芯 1005的运动方向相同, 因而产生助力转动。 由于定子铁芯 1004和转 子铁芯 1005的数目相同, 且均匀等间隔的分布, 因而上述过程能够循环进行, 曲轴 56在电 磁力的作用下转动, 从而实现了电磁助力的目的。

角度 S的设定可以根据实际需要而定,由于电磁助 器的助力作用是依靠同性磁极之间 的排斥作用, 因而相同磁性的磁极呈现一定角度的偏差后, 排斥作用效果就会弱很多, 另外, 基于节能的考虑, 也不能使起助力作用的电磁助力器长时间通电 , 因此 S应当选定较小的角 度, 例如可以是 10度、 12度、 15度等小于 30度的角度。

值得注意的是,在叙述本发明的电磁助力器工 作原理时,假定如图 13B所示的方位顺时 针为正的, 本领域技术人员也可设定逆时针方向的曲轴转 角, 如果设定逆时针方向为正, 则 如图 13B所示的定子铁芯 1004的安装位置的斜角应当反向。

此外, 当电磁助力器处于工作状态时, 电子控制单元 EC0 29还可根据速度传感器 24传 来的信号调节电磁助力器 1000中电流的大小, 其调节方式为: 当发动机 1低速转动时, 供给 电磁助力器 1000的电流量最大; 随着发动机转速的提高, 电子控制单元 EC0 29便逐渐减少 电磁助力器中的电流, 以确保发动机在低速转动时具有稳定的力矩输 出, 而在高速转动时, 提升发动机的高速转动特性, 加速进排气的过程, 从而在提高发动机最大转速的同时, 提高 发动机的效率。 同样, 当电磁助力器处于工作状态时, 电子控制单元 EC0 29还可根据门油电 说 明 书

位计 242传来的信号调节电磁助力器 1000中电流的大小, 其调节方式为: 当油门大时, 供给 电磁助力器 1000的电流量最大; 随着油门的减少, 电子控制单元 EC0 29便逐渐减少电磁助 力器中的电流。

图 14、 图 15和图 16为本发明的电磁助力器 1010的变型, 其构成和工作原理与图 13 所示的电磁助力器 1010大体上相同, 相同的部分在此不再细述,本领域技术人员应 当能从上 文的描述得到图 14、 图 15和图 16所示的电磁助力器的相关细节。 其结构区别主要体现在定 子铁芯 1004和转子铁芯 1005的数目的不同。 对于图 14, 其示出了转子和定子各 3个铁芯的 情况。 参考图 14B, 三个定子铁芯 1004成 120度夹角均匀分布在定子铁芯固定盘 1002上, 三个转子铁芯 1005也成 120度夹角均匀分布在转子铁芯固定盘 1007上。 在此实施例中, 电 磁助力器 1000的电流通断时机和图 13约有不同,其工作原理和图 13是一样的。即在初始位 置, 即如图 14B中所示的位置, 顶部定子铁芯 1004和上转子铁芯 1005大体上处于同一直线 上, 当转子铁芯 1005顺时针转动时, 角位移传感器 1010向电子控制单元 EC0 29输出一个角 位移逐渐增加的信号, 电子控制单元 EC0 29接通电磁助力器 1000的电源, 此时, 顶部定子 铁芯 1004和上部转子铁芯 1005同时产生极性相同的电磁极,顶部定子铁 1004排斥上部转 子铁芯 1005,使上部转子铁芯 1005加速顺时针转动,并转过一定角度。待上 转子铁芯 1005 转过一定角度 S后, 角位移传感器 1010再发一个信号给电子控制单元 EC0 29, 使线圈 1005 和 1003断电,转子部分由于惯性继续转动。当上 转子铁芯 1005转过的角度 Θ为 360/3=120 度时, 角位移传感器 1010再给电子控制单元 EC0 29—个信号, 电子控制单元 EC0 29接通电 磁助力器 1000的电源, 此时, 上部转子铁芯 1005运动到第二位置(跟起始位置成 120度), 该转子铁芯 1005与第二位置定子铁芯 1004同时产生极性相同的电磁极, 第二位置定子铁芯 1004排斥转子铁芯 1005, 使转子铁芯 1005加速顺时针转动, 并转过一定角度。 由于电磁的 排斥力所产生的运动与转子铁芯 1005的运动方向相同, 因而产生助力转动。如此, 转子铁芯 每转动 120度, 电子控制单元 EC029控制电磁助力器 1005的线圈通断电流各一次, 因而上述 过程能够循环进行, 曲轴 56在电磁力的作用下转动, 从而实现了电磁助力的目的。

对于图 15, 其示出了转子和定子各 4个铁芯的情况。 参考图 14B, 三个定子铁芯 1004 成 90度夹角均匀分布在定子铁芯固定盘 1002上, 三个转子铁芯 1005也成 90度夹角均匀分 布在转子铁芯固定盘 1007上。在此实施例中, 电磁助力器 1000的电流通断时机和图 13和图 14约有不同, 其工作原理和图 13和图 14是一样的。 其不同之处在于角位移传感器 1010给 电子控制单元 EC0 29发送信号的时机。 在图 15所示的实施例中, 转子铁芯 1005每转过的角 度 Θ为 360/4=90度时, 角位移传感器 1010再给电子控制单元 EC0 29一个信号, 电子控制单 元 EC0 29接通电磁助力器 1000的电源, 从而产生助力转动。 如此, 转子铁芯每转动 90度, 电子控制单元 EC029控制电磁助力器 1005的线圈通断电流各一次,循环此过程而得 实现电 磁助力的目的。

对于图 16, 其示出了转子和定子各 5个铁芯的情况。 参考图 14B, 三个定子铁芯 1004 成 72度夹角均匀分布在定子铁芯固定盘 1002上, 三个转子铁芯 1005也成 72度夹角均匀分 布在转子铁芯固定盘 1007上。 在此实施例中, 电磁助力器 1000的电流通断时机和图 13、图 14和图 15约有不同, 其工作原理和图 13、 图 14和图 15是一样的。 其不同之处在于角位移 传感器 1010给电子控制单元 EC0 29发送信号的时机。 在图 16所示的实施例中, 转子铁芯 1005每转过的角度 Θ为 360/5=72度时, 角位移传感器 1010再给电子控制单元 EC0 29一个 说 明 书

信号, 电子控制单元 EC0 29接通电磁助力器 1000的电源, 从而产生助力转动。 如此, 转子 铁芯每转动 72度, 电子控制单元 EC0 29控制电磁助力器 1005的线圈通断电流各一次, 循环 此过程而得以实现电磁助力的目的。

综上所述, 本发明所公开的电磁助力器结构简单, 分体构成, 因而维修和保养方便,其 不仅能够保证空气动力发动机在低速转动时具 有稳定的力矩输出, 还能提高发动机的转速。 电磁助力装置的存在改善了整个空气动力发电 机系统的效能, 提高了发电效率。

本说明书详细地公开了本发明, 包括最佳模式, 并且也能使本领域的任何人员实践本发 明, 包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何 引入的方法。 本发明的保护范围由附加权 利要求限定,并可包括在不脱离本发明保护范 围和精神的情况下针对本发明所作的各种变型 、 改型及等效方案。