CN105317542A - 并排对称自由活塞永磁直线发电机 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为并排对称自由活塞永磁直线发电机。属于电动汽车发电机技术领域。它主要是解决现有自由活塞永磁直线发电机不能极大地提高系统效率的问题。它的主要特征是：包括永磁直线发电机和内燃机；永磁直线发电机是成对设置的，且并排对称设置；永磁直线发电机的一端分别设有内燃机，端口均设有上定位导板；永磁直线发电机的另一端设有弹跳杠杆，该弹跳杠杆包括直杆、直杆中端设置的支座、直杆两端设置的推杆，支座固定在发电机固定底板，两端的推杆分别与两个动子相配合，动子与推杆相邻的端部设有推杆隔磁棒。本发明具有能极大地提高系统的效率和使用多种燃料的特点，主要用于电驱动汽车动力源的自由活塞式内燃直线发电机组。

Description

并排对称自由活塞永磁直线发电机

技术领域

本发明属于电动汽车发电机技术领域，具体涉及一种电驱动汽车动力源的并排对称自由活塞永磁直线发电机。

背景技术

电动汽车近年来全世界都在开发研究，中国也不例外。但取得的效果并不理想，仍然不能得到广泛推广，其主要瓶颈就是动力源蓄电池未能得到解决。使用混合动力，但节能也只能在25%左右，而且造价高，推广难。

目前，在串联式混合动力汽车的辅助动力单元当中，由自由活塞式发电机与直线发电机的组合代替了普通的发动机与旋转式发电机，省略了曲柄连杆机构，使得系统质量减轻、结构紧凑，而且能量损失少，稳定性提高，提高了系统的效率。现有自由活塞式内燃直线发电机组由两大部分组成：一是由左、右两端气缸及活塞、进气道、排气阀、排气口等组成的内燃机，负责将燃烧的能量转换为往复运动的动能；二是由永磁体、线圈和铁心等组成的永磁直线发电机。左、右气缸轮流点火从而推动动子往复运动，由于动子上有永磁体，永磁体在绕着线圈的铁心中来运动，产生电能以供电动机运行。

由于现有自由活塞式内燃直线发电机组的两个气缸分设于永磁直线发电机的两端，受空间限制，动子的行程不够长，因而不能极大地提高系统的效率。另外，现有自由活塞式内燃直线发电机组还不能广泛使用多种燃料，包括氢气。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的难题，提供一种电驱动汽车动力源的发电机。全称为“并排对称自由活塞永磁直线发电机”。能极大地提高系统的效率和使用多种燃料，包括氢气。本发明的技术解决方案是：一种并排对称自由活塞永磁直线发电机，包括含有动子、定子的永磁直线发电机，含有气缸、活塞、点火及喷油系、进排气门的内燃机，动子与活塞通过活塞推杆连接器联接，其特征在于：所述的永磁直线发电机是成对设置的，且成对的两个相邻永磁直线发电机并排对称设置；所述成对设置的永磁直线发电机的一端分别设有内燃机，端口均设有上定位导板；所述成对设置的永磁直线发电机的另一端设有弹跳杠杆，该弹跳杠杆包括直杆、直杆中端设置的支座、直杆两端设置的推杆，支座固定在发电机固定底板，两端的推杆分别与两个动子相配合，动子与推杆相邻的端部设有推杆隔磁棒。

本发明的技术解决方案中所述的永磁直线发电机是成1对设置的。

本发明的技术解决方案中所述的永磁直线发电机是成2对设置的。

本发明的技术解决方案中所述的动子的主轴灌注有耐高温防震橡胶。

本发明的技术解决方案中所述的气缸内置有增压器，利用增压器和缸内的压力差被动进气；所述的活塞上布置有进气门，可以减小活塞行程长度。

本发明由于采用成对的单缸自由活塞内燃机和成对的直线永磁发电机各自并排进行对接，通过底部自由弹跳杠杆传动组成一个整体发电机，因而该成对的两个单缸燃烧气体交替爆发，使两个活塞在弹跳杠杆的配合下作上下运动，从而实现直线发电机的磁力线切割，产生电能，并由直线电机系统输出。本发明由于成对采用直线永磁发电机，因而较现有单直线永磁发电机行程大大加长，能极大地提高系统的效率。本发明由于去掉了气缸上的进、排气口，减小了活塞环和缸套间的摩擦，在气缸内置有增压器，利用增压器和缸内的压力差被动进气，在活塞上布置有进气门，可以减小活塞行程长度，采用电控气阀控制排气门的开闭，可以燃烧多种燃料，如柴油、酒精和氢气。本发明热效率比传统内燃机提高20%，发电机效率大于97%。

本发明具有能极大地提高系统的效率和使用多种燃料的特点。本发明主要用于电驱动汽车动力源的自由活塞式内燃直线发电机组。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图中：点火及喷油系1、进、排气门2、缸体3、活塞4、活塞推杆连接器5、动子6、定子7、发动机推杆定位板8、上定位导板9、推杆隔磁棒10、下定位导板11、弹跳杠杆12、发电机固定底板13。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例做进一步说明。

实施例1如图1所示。实施例1包括含有动子6、定子7的两台永磁直线发电机，含有两个单气缸3、活塞4、点火及喷油系1、进排气门2的内燃机，包括由直杆、直杆中端设置的支座、直杆两端设置的推杆构成的弹跳杠杆12。点火及喷油系1安装在气缸3的顶部中间，进、排气门2安装在气缸的顶点部点火及喷油系1两侧，气缸3与定子7相连接，活塞推杆连接器5与动子6的主轴对接，动子6通过上定位导板9与下定位导板11固定在直线电机定子7内，发动机推杆定位板8固定到发动机气缸3缸体上，上定位导板9安装在定子7的上端，推杆隔磁棒10安装在动子6上的下轴上，下定位导板11安装在定子7下端，定子7固定在发电机固定底板13上，活塞4在气缸3内上、下运动。两台永磁直线发电机是相邻、并排对称设置，支座固定在发电机固定底板13上，两端的推杆分别与两个动子6相配合。两台单缸自由活塞内燃机和两台直线永磁发电机各自并排进行对接，通过底部自由弹跳杠杆传动组成一个整体发电机。左右燃烧气体交替爆发，使活塞组件(包括左右活塞和刚性连接两者的连杆，连杆兼做直线发电机的次级)上下运动，从而实现直线发电机的磁力线切割，产生电能，并由直线电机系统输出。

本发明的特点：1、机构简单，不存在曲柄连杆机构和配气机构，活塞为唯一的运动件，整个发动机可有更紧凑的结构和有更高的功率密度。同时，运动件的减少也提高了系统的可靠性和能量的损耗；2、由于采用自由弹跳杠杆，使发动机活塞能够上下垂直运动，克服对置运动的弱点，同时增大了一次冲程做功的时间，并延长了直线电机切割磁力线长度，对永磁体的防破碎起到直接作用；3、摩擦损失小节能减排效率高，曲柄连杆机构的取消从根本上消除了该机构带来的大量摩擦能量损耗；发动机只是受到由上下运动质量、气体压力、

活塞环压力产生上下力和摩擦力，因此该发电机具有潜在的更高热效率；由于没有旋转运动和轴承的存在，引擎的摩擦损失很小，将来可以实现无润滑运转，节能减排效率高；4、良好的可平衡性，采用双缸并排上下运动活塞结构，该发电机系统自然平衡。由于自由弹跳解决了能量的继续延伸，能量得到守恒，使整个系统全过程上下运动自如，稳定平衡；5、可变压缩比、可燃烧多种燃料，活塞不受机械联接的约束，因此可调该发电机上下行程，实现压缩比可变，从而可适用于多种燃料的燃烧要求。可变压缩比更突出的优点是使该发电机适于采用多种燃料。但是对于常规曲轴发动机而言，改变压缩比意味着加大发动机结构复杂度，需慎重权衡利弊：而对于该发电机而言，则无需任何结构变动，因此多种燃料燃烧在该发电机中应用具有先天优势；6、可多台该发电机并行，功率的选择和机组的安装灵活性大。可以用多台进行组合，增大发电机总功率。单台该机发电机故障时，不影响整个机组的连续运行。除了以上提到的特点，本发明还有以下潜在的优势：直线电机在启动时作为引擎的起动机，在引擎停车时作为制动器，在引擎稳定运转时作为发电机，还作为控制系统的执行部分；在某定工况下运行，可通过策略实现高效率和低排放；基于该发明的以上性能特点，它具有良好经济性、排放性、多燃料适应性，一并使得在能源问题、环境问题日益成为焦点的今天，该发明有用武之地；结构极其紧凑、高效、低排放，可以通过调整尺寸来增加输出功率，十分适应应用为电动汽车的动力装置。具备的高功率密度、适应多燃料特性，也将有利于提高军用车辆（电装甲车、无人飞机弹射车、全电坦克）的生存能力和降低后勤保障的难度。

实施例2如图2所示。实施例2与实施例1不同的是永磁直线发电机是成2对设置的，即有四台永磁直线发电机，每两台构成1对。每对永磁直线发电机与实施例1相同，构成两组，动力更大。本发明还可采用3对及3对以上的组合形式。

本发明热效率比传统内燃机提高20%，与永磁直线发电机结合，发电机功率因大大提高，发电机效率大于97%。最大亮点它可以使用多种燃料，包括氢气。

Claims (5)

1.一种并排对称自由活塞永磁直线发电机，包括含有动子（6）、定子（7）的永磁直线发电机，含有气缸（3）、活塞（4）、点火及喷油系（1）、进排气门（2）的内燃机，动子（6）与活塞（4）通过活塞推杆连接器（5）联接，其特征在于：所述的永磁直线发电机是成对设置的，且成对的两个相邻永磁直线发电机并排对称设置；所述成对设置的永磁直线发电机的一端分别设有内燃机，端口均设有上定位导板（9）；所述成对设置的永磁直线发电机的另一端设有弹跳杠杆（12），该弹跳杠杆（12）包括直杆、直杆中端设置的支座、直杆两端设置的推杆，支座固定在发电机固定底板（13），两端的推杆分别与两个动子（6）相配合，动子（6）与推杆相邻的端部设有推杆隔磁棒（10）。

2.根据权利要求1所述的并排对称自由活塞永磁直线发电机，其特征在于：所述的永磁直线发电机是成1对设置的。

3.根据权利要求1所述的并排对称自由活塞永磁直线发电机，其特征在于：所述的永磁直线发电机是成2对设置的。

4.根据权利要求1、2或3所述的并排对称自由活塞永磁直线发电机，其特征在于：所述的动子的主轴灌注有耐高温防震橡胶。

5.根据权利要求1、2或3所述的并排对称自由活塞永磁直线发电机，其特征在于：所述的气缸内置有增压器；所述的活塞上布置有进气门。