套筒轉子發動機的制作方法

技術領域：本發明涉及一種發動機，尤其涉及一種套筒轉子發動機。

背景技術：

往復式活塞發動機的往復運動件多，曲柄連桿機構笨重，體積、重量大，磨損快、功耗多。通過廣泛檢索，尚未發現與本發明相同的技術方案。

技術實現要素：

本發明的目的就是為克服往復式活塞發動機結構不合理造成體積、重量大，效率低的缺陷，而提供的一種套筒轉子發動機。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種套筒轉子發動機，包括定子和轉子，其特征在于：其定子包括一支撐于機架的定子端蓋，該端蓋側面設一組與其同心的定子筒且最大定子筒的直徑小于該端蓋，各定子筒的一端被定子端蓋封閉、另一端開口；其轉子包括一轉子端蓋，該端蓋側面設一組與其同心的轉子筒且數量比定子筒多一個，各轉子筒的一端被轉子端蓋封閉、另一端開口；定子和轉子相互偏心并扣合且兩者的開口端互貼對方的端蓋的內壁做滑動密封配合，各定子筒分別處在各相鄰的兩個轉子筒之間；在轉子端蓋中心設一轉動配合的轉子軸，其上偏心的設一主軸與定子筒同心并支承于機架；在各定子筒的壁上分別對稱的嵌有若干做徑向滑動密封配合的隔板，各隔板軸向的兩端分別與定子端蓋和轉子端蓋、徑向的兩端分別與相鄰的轉子筒進行滑動密封配合；各定子筒兩側的夾層被隔板分割成若干空腔，各空腔由其周邊的定子筒、定子端蓋、轉子筒、轉子端蓋和隔板的部分壁面共同封閉。主軸帶動與其偏心的轉子軸轉動，轉子軸帶動支承于其上的各轉子筒位移，相鄰的轉子筒又交替的推動其間的各隔板做徑向往復滑動、并分別與隔板徑向的兩端產生滑動；將各轉子筒上與隔板進行滑動配合的各段筒壁制成平面并分別與隔板徑向的兩端進行平面式貼合，可制止轉子可能產生的自轉和繞主軸心的整體轉動，迫使轉子只能產生繞主軸心的圓周性的平動；每個隔板所對應的相鄰的轉子筒壁上的兩個配合平面相互平行且隨轉子進行平動，故無論這兩個配合平面的位置如何變化，其與隔板配合的間距和方向均始終保持不變，均能和隔板徑向的兩端始終保持正常的貼合與滑動，而隔板則通過其徑向往復滑動以適應這兩個配合平面的位置變化。各轉子筒與隔板的平面式貼合還可增強其配合的密封性和耐磨性。隨著轉子的圓周性平動，各定子筒兩側的各空腔的容積發生周期性改變，可實現吸氣、壓縮、做功、排氣功能，故可用作發動機汽缸，為此經過定子端蓋在各定子筒上各相鄰的隔板間的筒壁上，均通有一組向內和一組向外的兩組進氣孔、排氣孔和火花塞，使各定子筒兩側的每一個空腔都能通有一組進、排氣孔和火花塞，組成蜂窩狀的多層汽缸發動機。各定子筒上的隔板數決定了該定子筒兩側的汽缸的數量、大小和形狀，隔板數最少為三個，一般為四——六個，隨著定子筒的增大，隔板數及汽缸數相應遞增，以避免汽缸尺寸過大、形狀過狹而不利燃燒。

在上述主要技術方案的基礎上，可以增加以下進一步完善的技術方案：

所述的一組定子筒所含的定子筒數為一個，所述的一組轉子筒所含的轉子筒數為兩個，組成一臺單定子雙層汽缸發動機。

所述的一組定子筒所含的定子筒數為一個時，其定子筒上各相鄰的隔板間的筒壁上均只保留一組向內的進氣孔、排氣孔和火花塞，僅使定子筒內側的各空腔各通有一組進、排氣孔和火花塞，而其外側的各空腔則不通進、排氣孔和火花塞，從而只利用定子筒內側的各空腔作汽缸而不用其外側的各空腔，組成一臺單定子單層汽缸發動機。

所述的一組定子筒所含的定子筒數為兩個，所述的一組轉子筒所含的轉子筒數為三個，組成一臺雙定子四層汽缸發動機。

所述的一組定子筒所含的定子筒數為三個，所述的一組轉子筒所含的轉子筒數為四個，組成一臺三定子六層汽缸發動機。

所述的一組定子筒所含的定子筒數多于一個時，將每個定子筒上的隔板與其它定子筒上的隔板相互錯開一定角度，可使每個定子筒兩側的汽缸與其它定子筒兩側的汽缸的位置依次錯開一定角度，其工作相位也依次錯開一定角度，以增加做功頻次、穩定功率輸出。

本發明的有益效果是：由于采用本方案，發動機無曲柄連桿機構，可直接輸出旋轉動力，且蜂窩式的結構使發動機的汽缸多、結構緊，功率大、體積小，構造簡單且消極質量、有害慣性、機械振動、磨損及功耗均小。

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

附圖說明：

圖1為實施例1的主視圖；

圖2為圖1的a-a剖視圖；

圖3-8為實施例1的主軸轉動兩周的工作原理的示意圖；

圖9為實施例2的主視圖；

圖10為圖9的a-a剖視圖；

圖11為實施例3的結構示意圖；

圖12為實施例4的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：

如圖1、2所示，一種套筒轉子發動機，包括定子和轉子，其定子包括一支撐于機架的定子端蓋1，該端蓋側面設一與其同心的定子筒1a且其直徑小于該端蓋，定子筒的一端被定子端蓋封閉、另一端開口；其轉子包括一轉子端蓋2，該端蓋側面設有與其同心的內、外轉子筒2a，兩個轉子筒的一端被轉子端蓋封閉、另一端開口；定子和轉子相互偏心并扣合且兩者的開口端互貼對方的端蓋的內壁做滑動密封配合，定子筒處在內、外轉子筒之間；在轉子端蓋中心設一轉動配合的轉子軸3，其上偏心的設一主軸3a與定子筒同心并支承于機架；在定子筒的壁上對稱的嵌有四個做徑向滑動密封配合的隔板4，各隔板軸向的兩端分別與定子端蓋和轉子端蓋、徑向的兩端分別與內、外轉子筒進行滑動密封配合；四個隔板將定子筒內、外兩側的夾層分割成兩層共八個空腔，各空腔由其周邊的定子筒、定子端蓋、轉子筒、轉子端蓋和隔板的部分壁面共同封閉。主軸帶動與其偏心的轉子軸轉動，轉子軸帶動支承于其上的內、外轉子筒位移，內、外轉子筒又交替的推動各隔板在定子筒壁上做徑向往復滑動、并分別與隔板徑向的兩端產生滑動；將內、外轉子筒上與隔板進行滑動配合的各段筒壁制成平面并分別與隔板徑向的兩端進行平面式貼合，可制止轉子可能產生自轉和繞主軸心的整體轉動，迫使轉子只能產生繞主軸心的圓周性的平動；每個隔板所對應的內、外轉子筒壁上的兩個配合平面相互平行且隨轉子進行平動，故無論這兩個配合平面的位置如何變化，其與隔板配合的間距和方向均始終保持不變，均能和隔板徑向的兩端始終保持正常的貼合與滑動，而隔板則通過其徑向往復滑動以適應這兩個配合平面的位置變化。各轉子筒與隔板的平面式貼合還可增強其配合的密封性和耐磨性。隨著轉子的圓周性平動，定子筒兩側的各空腔的容積產生周期性改變，可實現吸氣、壓縮、做功、排氣功能，故可用作發動機汽缸，為此經過定子端蓋在定子筒上各相鄰的隔板間的筒壁上，均通有一組向內和一組向外的兩組進氣孔5、排氣孔6和火花塞7，使定子筒兩側的每一個空腔都能通有一組進、排氣孔和火花塞，組成一臺單定子雙層汽缸發動機(定子筒內側四汽缸g1-g4、外側四汽缸g5-g8)。下面以定子筒內側汽缸g1及其對面的定子筒外側汽缸g7為例，結合圖3-8，對其工作原理進一步說明：

發動機啟動時，啟動電機(圖中未畫出)帶動主軸3a順時針轉動，主軸帶動與其偏心的轉子軸3(軸心o1)繞主軸心o轉動，轉子軸帶動支承于其上的內、外轉子筒產生繞主軸心的順時針圓周性平動，內、外轉子筒且推動各隔板4做出適應性的徑向往復滑動，定子筒兩側的各空腔的容積也隨之產生周期性改變：

轉動至圖3所示位置，g1、g7兩汽缸的排氣孔6均呈關閉狀，兩汽缸的容積均最小并漸增、兩汽缸的進氣孔5均開啟、開始吸入混合氣；

轉動至圖4所示位置，兩汽缸容積最大、吸滿混合氣、吸氣止、兩汽缸的進氣孔均關閉，兩汽缸的容積開始減小、壓縮始；

轉動至圖5所示位置，兩汽缸的容積最小、壓縮止，兩汽缸的火花塞7點燃各自缸內混合氣做功、兩汽缸容積漸增。做功情形如圖6所示，g1汽缸內的燃氣對內轉子筒形成的氣壓合力f1，作用于內轉子筒外壁在缸內露出段的中點，作用方向順著主軸轉向、作用線通過內轉子筒的中心，受力的內轉子筒又通過轉子端蓋推動其中心的轉子軸繞主軸心順時針轉動，帶動主軸繼續保持順時針轉動做功；g7汽缸內的燃氣對外轉子筒形成的氣壓合力f2，作用于外轉子筒內壁在缸內露出段的中點，作用方向順著主軸轉向、作用線通過外轉子筒的中心，受力的外轉子筒又通過轉子端蓋拉動其中心的轉子軸繞主軸心順時針轉動，帶動主軸繼續保持順時針轉動做功；

轉動至圖7所示位置，兩汽缸的容積最大、做功止，兩汽缸的容積開始減小、兩汽缸的排氣孔均開啟、排出廢氣；

轉動至圖8所示位置，兩汽缸的容積最小、排氣止、兩汽缸的排氣孔均關閉。至此，主軸轉動兩周，兩個汽缸各完成一個工作循環，實現自維持運行，進入下一循環且不斷重復。

定子筒內側的其余各汽缸g2、g3、g4的工作原理皆同g1汽缸，僅工作相位依次相差90°；定子筒外側的其余各汽缸g5、g6、g8的工作原理皆同g7汽缸，僅工作相位依次相差90°。定子筒內側的各汽缸各與其對面的一個定子筒外側的汽缸同步工作、共同做功(如汽缸g1與汽缸g7)。

實施例2：

如圖9、10所示，一種套筒轉子發動機，其定子包括一定子端蓋1，該端蓋側面設一與其同心的定子筒1a且定子筒直徑小于該端蓋，其轉子包括一轉子端蓋2，該端蓋側面設兩個與其同心的轉子筒2a；在定子筒的壁上對稱的嵌有四個做徑向滑動密封配合的隔板4。在定子筒上各相鄰的隔板間的筒壁上均只通有一組向內的進氣孔5、排氣孔6和火花塞7，僅使定子筒內側的四個空腔各通有一組進、排氣孔和火花塞，而其外側的四個空腔則不通進、排氣孔和火花塞，從而只利用定子筒內側的四個空腔，形成四個定子筒內側汽缸(g1-g4)，而不用其外側的四個空腔，組成一臺單定子單層四汽缸發動機。其轉子軸3、主軸3a的設置，各件的配合，定子筒內側的各汽缸的工作原理，均如前所述。該機用于小功率場合，且單層汽缸的冷卻和潤滑也更方便。

實施例3：

如圖11所示，一種套筒轉子發動機，其定子包括一定子端蓋1，該端蓋側面設兩個與其同心的定子筒1a且最大定子筒的直徑小于該端蓋，其轉子包括一轉子端蓋2，該端蓋側面設三個與其同心的轉子筒2a；在兩個定子筒的壁上分別對稱的嵌有四個做徑向滑動密封配合的隔板4且兩組隔板相互錯開45°，兩組隔板將兩個定子筒的內、外兩側的四個夾層，分割成十六個封閉空腔，均用作發動機的汽缸，組成一臺雙定子四層汽缸發動機。其轉子軸3、主軸3a及進、排氣孔和火花塞的設置，各件的配合，各定子筒兩側的各汽缸的工作原理，均如前所述。將兩個定子筒壁上的兩組隔板錯開45°，可使一個定子筒兩側的各汽缸與另一定子筒兩側的各汽缸的位置依次錯開45°，工作相位也依次錯開45°，增加了做功頻次、穩定了功率輸出。

實施例4：

如圖12所示，一種套筒轉子發動機，其定子包括一定子端蓋1，該端蓋側面設三個與其同心的定子筒1a且最大定子筒的直徑小于該端蓋，其轉子包括一轉子端蓋2，該端蓋側面設四個與其同心的轉子筒2a；在由內向外的三個定子筒的壁上分別對稱的嵌有四、六、八個做徑向滑動密封配合的隔板4且三組隔板相互錯開一定角度，三組隔板將三個定子筒的內、外兩側的六個夾層，分割成三十六個封閉空腔，均用作發動機的汽缸，組成一臺三定子六層汽缸發動機。其轉子軸3、主軸3a及進、排氣孔和火花塞的設置，各件的配合，各定子筒兩側的各汽缸的工作原理，以及各定子筒上隔板相互錯開的有益效果，均如前所述。