一种小型发动机电启动及发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种小型发动机电启动及发电装置，包括飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴、启动开关以及电瓶，所述飞轮组件安装在发动机曲轴上，飞轮组件的转动能够带动发动机曲轴转动，在飞轮壳体的外侧圆周边上设置有永磁体，在飞轮壳体的内侧圆周边上均匀设有多对转子凸极，本发明专利技术的飞轮壳体内侧不使用永磁体，避免了发动机高温导致的永磁体退磁和性能下降；所述定子线圈组件包括定子线圈绕组和控制电路板，在控制电路板的控制下使本发明专利技术同时具有电启动和发电功能，从而较大程度地减少了装置的体积和重量；本装置的启动模式具有低速大扭矩的特性，启动时的峰值电流明显低于传统模式，有利于进一步降低生产成本。

An electromechanical starting and generating device for small engines

The present invention relates to a small engine electric starting and generating device, including flywheel assembly, stator coil assembly, ignition coil assembly, engine crankshaft, switch and battery, the flywheel assembly is mounted on the engine crankshaft and flywheel rotation component can drive the engine crankshaft, in the outer circumference of the flywheel is arranged on the shell the permanent magnet in the inner circumference of the flywheel shell is uniformly provided with many of the salient poles of the rotor, the inner side of the flywheel housing without the use of permanent magnets, avoid the descent engine temperature leads to permanent magnet demagnetization and performance; the stator coil assembly includes a stator winding and a control circuit board, the invention in the control circuit the board also has electric starting and generating function, thus greatly reduce the volume and weight of the device; the device start mode The system has the characteristics of low speed and high torque, and the peak current is lower than the traditional mode, which is beneficial to further reduce the production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种小型发动机电启动及发电装置
本专利技术涉及机械设计及制造
，具体涉及一种小型发动机电启动及发电装置。
技术介绍
现有的小型汽油发动机(包括摩托车发动机)使用的电启动及发电装置通常采用在飞轮壳体外圆周上安装齿轮圈，直流电机通过离合器带动齿轮圈使安装在曲轴上的飞轮转动，达到一定速度后发动机进入自行运转；在飞轮内侧安装有永磁体，对应的发动机箱体上安装有定子线圈，当发动机启动后且达到工作转速时发电给电瓶充电和输出直流电压。使用现有的电启动和发电装置具有如下缺点：1、体积和重量较大，成本高；2、飞轮内侧安装的永磁体离发动机箱体很近且散热不好，在高温下容易退磁和性能下降，导致发电输出能力降低；3、由于电启动时峰值电流大，因此要求启动电瓶容量大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种小型发动机电启动及发电装置，该装置能够有效避免发动机高温导致永磁体性能下降的问题，并且该装置体积小、重量轻、成本低。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一种小型发动机电启动及发电装置，包括飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴、启动开关以及电瓶；其中，所述飞轮组件安装在所述发动机曲轴上，所述飞轮组件的转动能够带动发动机曲轴转动，所述飞轮组件包括飞轮壳体，在所述飞轮壳体的外侧圆周边上设置有永磁体，所述永磁体用于指示点火位置并提供点火能量，在所述飞轮壳体的内侧圆周边上均匀设有多对转子凸极；所述定子线圈组件安装在发动机箱体上，所述定子线圈组件包括定子铁芯、定子线圈绕组、控制电路板和转子凸极位置传感器，所述定子铁芯与所述转子凸极成径向同心且轴向重合设置。所述点火线圈组件安装在发动机箱体上，且所述点火线圈组件的安装位置与所述永磁体所在位置相邻对应，所述点火线圈组件包括定子线圈、点火电路、高压线圈及高压线，所述定子线圈和高压线圈均与所述点火电路电连接，所述高压线圈还通过所述高压线与发动机火花塞电连接。优选地，所述小型发动机电启动及发电装置还包括飞轮挡风罩，所述飞轮挡风罩安装在发动机箱体上，所述飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴和启动开关均被封闭在所述飞轮挡风罩内。优选地，所述定子线圈绕组和转子凸极位置传感器分别与所述控制电路板电连接。优选地，所述控制电路板包括一单片机，所述单片机具有至少3路输入接口、至少4路PWM输出接口和多通道AD转换接口，所述转子凸极位置传感器采集转子凸极的位置信息，并将该信息通过所述控制电路板传送给单片机，所述单片机根据该位置信息判断出发动机的运行阶段，并在正常运行模式时开启PWM。优选地，在发动机电启动阶段，所述转子凸极位置传感器采集所述转子凸极的位置信息，并将该信息传送给所述控制电路板上的单片机，所述单片机根据收到的转子凸极位置信息来控制切换所述定子线圈绕组的电流，使所述飞轮组件连续地转动。优选地，在发动机电启动阶段，所述飞轮组件连续地转动使得飞轮组件上的永磁体与所述点火线圈组件自带的定子线圈发生相对运动，切割磁力线而产生电流，并在所述点火电路的作用下使高压线圈产生高压，产生的高压通过所述高压线传送至火花塞放电，发动机气缸内的气体被点燃后做功推动活塞运动，完成发动机电启动过程。优选地，在发动机发电阶段，所述单片机根据读取AD转换接口采样值来调整PWM1-PWM4输出占空比，并在不同时刻控制相应的定子线圈绕组通电，在发动机带动飞轮旋转的情况下，在转子凸极转动离开定子铁芯凸极时给该定子铁芯凸极所在相线圈绕组通电，并在转子凸极和定子铁芯凸极完全错开时停止通电，这将会产生阻转转矩，同时定子线圈绕组在停止通电后将产生大于通电电能的感应电能，所述定子线圈绕组将产生的感应电能通过所述控制电路板为电瓶充电和输出直流电压。优选地，所述单片机根据转子凸极位置传感器所采集的信息来判断发动机的运行阶段，具体判断步骤为：S1、所述小型发动机电启动及发电装置是否启动；S2、当该装置启动后，所述转子凸极位置传感器所采集的信息传送至单片机的输入接口INA、INB、INC中，所述单片机读取输入接口INA、INB、INC的任意一个信号的周期来计算出实际转速，并将该实际转速与启动最高转速RPM1和发电最低转速RPM2相比较；S3、当实际转速小于启动最高转速RPM1时，则此时发动机处于启动阶段；当实际转速大于发电最低转速RPM2时，则此时发动机处于发电阶段；当实际转速大于启动最高转速RPM1且小于发电最低转速RPM2时，则此时发动机处于等待阶段。优选地，所述单片机在运行过程中，PWM中断处理步骤为：S1、判断发动机的运行阶段；S2、如果是启动阶段，所述单片机根据发动机实际转速查表获得PWM1-PWM4的占空比值，并根据读到的INA、INB、INC的电平信息来确定PWM1-PWM3一路有效输出，最后退出中断处理；S3、如果是发电阶段，所述单片机将读取到的AD转换接口采样值AD-DC1，AD-DC2分别与DC1额定值和DC2额定值作比较，并根据比较结果来调整PWM1-PWM4输出占空比，具体步骤如下：S31、如果采样值AD-DC1小于DC1额定值，将PWM1-PWM3输出占空比增大；S32、如果采样值AD-DC1大于DC1额定值，将PWM1-PWM3输出占空比减小；S33、如果采样值AD-DC2小于DC2额定值，将PWM4输出占空比增大；S34、如果采样值AD-DC2大于DC2额定值，将PWM4输出占空比减小；最后，所述单片机根据读到的INA、INB、INC的电平信息来确定PWM1-PWM3一路有效输出，并退出中断处理。本专利技术采用以上技术方案，所述发动机电启动及发电装置包括飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴、启动开关以及电瓶，所述飞轮组件安装在所述发动机曲轴上，所述飞轮组件的转动能够带动发动机曲轴转动，在所述飞轮壳体的外侧圆周边上设置有永磁体，在所述飞轮壳体的内侧圆周边上均匀设有多对转子凸极，本专利技术的飞轮壳体内侧不使用永磁体，避免了发动机高温导致的永磁体退磁和性能下降；不使用齿轮圈简化了飞轮的加工工序，与马达和齿轮圈启动模式相比，本专利技术同时具有电启动和发电功能，从而较大程度地减少了装置的体积和重量；本装置的启动模式具有低速大扭矩的特性，启动时的峰值电流明显低于传统模式，有利于进一步降低生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术发动机电启动及发电装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例的电路示意图；图3是本专利技术之定子线圈组件的正面结构示意图；图4是本专利技术实施例电启动时A相对准转子凸极时的位置检测信号和顺时针旋转的线圈通电时序图；图5是本专利技术实施例发电时A相对准转子凸极时的位置检测信号和顺时针旋转的线圈通电时序图；图6是本专利技术实施例之单片机主循环控制流程图；图7是本专利技术实施例PWM中断控制流程图。图中：1、飞轮组件；2、定子线圈组件；3、点火线圈组件；4、发动机曲轴；5、启动开关；6、电瓶；7、飞轮壳体；8、永磁体；9、转子凸极；10、定子铁芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，包括飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴、启动开关以及电瓶；其中，所述飞轮组件安装在所述发动机曲轴上，所述飞轮组件的转动能够带动发动机曲轴转动，所述飞轮组件包括飞轮壳体，在所述飞轮壳体的外侧圆周边上设置有永磁体，所述永磁体用于指示点火位置并提供点火能量，在所述飞轮壳体的内侧圆周边上均匀设有多对转子凸极；所述定子线圈组件安装在发动机箱体上，所述定子线圈组件包括定子铁芯、定子线圈绕组、控制电路板和转子凸极位置传感器，所述定子铁芯与所述转子凸极成径向同心且轴向重合设置。

【技术特征摘要】
1.一种小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，包括飞轮组件、定子线圈组件、点火线圈组件、发动机曲轴、启动开关以及电瓶；其中，所述飞轮组件安装在所述发动机曲轴上，所述飞轮组件的转动能够带动发动机曲轴转动，所述飞轮组件包括飞轮壳体，在所述飞轮壳体的外侧圆周边上设置有永磁体，所述永磁体用于指示点火位置并提供点火能量，在所述飞轮壳体的内侧圆周边上均匀设有多对转子凸极；所述定子线圈组件安装在发动机箱体上，所述定子线圈组件包括定子铁芯、定子线圈绕组、控制电路板和转子凸极位置传感器，所述定子铁芯与所述转子凸极成径向同心且轴向重合设置。2.根据权利要求1所述的小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，所述定子线圈绕组和转子凸极位置传感器分别与所述控制电路板电连接。3.根据权利要求2所述的小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，所述控制电路板包括一单片机，所述单片机具有至少3路输入接口、至少4路PWM输出接口和多通道AD转换接口，所述转子凸极位置传感器采集转子凸极的位置信息，并将该信息通过所述控制电路板传送给单片机，所述单片机根据该位置信息判断出发动机的运行阶段，并在正常运行模式时开启PWM。4.根据权利要求3所述的小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，在发动机电启动阶段，所述转子凸极位置传感器采集所述转子凸极的位置信息，并将该信息传送给所述控制电路板上的单片机，所述单片机根据收到的转子凸极位置信息来控制切换所述定子线圈绕组的电流，使所述飞轮组件连续地转动。5.根据权利要求3所述的小型发动机电启动及发电装置，其特征在于，在发动机发电阶段，所述单片机根据读取AD转换接口采样值来调整PWM1-PWM4输出占空比，并在不同时刻控制相应的定子线圈绕组通电，所述定子线圈绕组将产生的感应电能通过所述控制电路板为电瓶充电和输出直流电压。6.根据权利要求3所述的小型发动机电启动及发电装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚治俊，
申请(专利权)人：龚治俊，
类型：发明
国别省市：重庆,50