CN108331679B - 一种防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机。包括膨胀气缸、压缩气缸、配气活塞、活塞杆、动力活塞、动力活塞板弹簧、永磁体、线圈、加热器、回热器、冷却器。配气活塞内部设置配气活塞小板弹簧，其中心点固定于活塞杆左端面，外圆处固定在配气活塞右壳体端面上；活塞杆右端部设置配气活塞大板弹簧，其中心点固定于活塞杆右端面，外圆处固定于配气活塞弹簧支架上。上述双侧布置板弹簧结构，可对配气活塞提供较大的径向支撑，避免配气活塞在膨胀气缸内发生径向偏移，保证配气活塞与气缸之间的间隙密封，有效地延长了声能发电机的工作寿命。动力活塞设有调节动子质量的扇形通孔，可精确调节动子质量，使声波压缩组件达到共振状态。

Description

一种防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机

技术领域

本发明涉及一种声能热电转换装置，特别是一种防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机。

背景技术

当今，随着常规燃料煤、石油、天然气的日益消耗，使用传统燃料的热机面临着空前的危机。根据最近资料显示，我国能源经济可开发剩余可采储量的资源保证度仅为129.7年。其中原煤115年，天然气49年，原油仅为20年。其次，常规燃料在燃烧过程中会产生大量CO2，使全球温室效应不断加剧，威胁人类生存。

声能热电转换装置作为一种外部供热的活塞式发动机，主要以氢气、氦气、氮气甚至空气作为工作介质，气缸内工作介质在外部供热和冷却装置的作用下，以吸热、膨胀、冷却、压缩作为一个周期的循环来输出动力，动力带动永磁铁往复运动，切割线圈发电。随着新能源的兴起，特别是与太阳能相结合，声能发电机成为太阳能发电的一种重要方式。其与传统燃烧燃料发电相比具有热效率高、结构简单、可靠性高、寿命长、燃料来源广、低振动和噪声、排气污染少等诸多优点，在航空航天、核能和太阳能利用以及余热回收等诸多领域都具有巨大的潜力。

由于声能热电转换装置依靠气体的膨胀压缩带动活塞往复运动，因此造成其失效原因主要有三个：漏气、磨损和弹簧断裂。其中磨损是指活塞与气缸之间直接接触摩擦，导致活塞气缸间的环隙增大，间隙密封(单边间隙8～20μm)被破坏。在声能热电转换装置中，配气活塞因为距离支撑弹簧较远，更易发生径向偏移，使得配气活塞与膨胀气缸接触磨损。声能热电转换装置多采用板弹簧支撑技术，与传统的柱弹簧相比，板弹簧的径向刚度较大，但轴向刚度较小，且在大行程下易发生疲劳断裂，所以合理设计活塞振幅与弹簧片数是保证声能热电转换装置长寿命运行的关键。

发明内容

针对以上问题和需求，本发明提供了一种防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机，可对配气活塞提供较大的径向支撑，避免配气活塞在气缸内发生径向偏移，保证配气活塞与气缸之间的间隙密封，有效地延长了声能发电机的工作寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种声能发电机，包括声波膨胀组件、声波压缩组件、冷却组件、直线电机组件以及支撑组件，所述声波膨胀组件包括配气活塞、活塞杆、膨胀气缸、加热器、回热器、配气活塞小板弹簧和配气活塞大板弹簧；声波压缩组件包括压缩气缸、动力活塞、永磁体支架、永磁体和线圈和动力活塞板弹簧，冷却组件包括冷却器，支撑组件包括右壳体；

所述膨胀气缸设置于左部，压缩气缸为圆筒形薄壁件、紧贴设置于膨胀气缸右端面上，膨胀气缸内部设置有可在其内部往复运动的配气活塞，压缩气缸内部设置有可在其内部往复运动的动力活塞；所述膨胀气缸右端面中心开有气缸孔，所述活塞杆穿过气缸孔，左端部位于配气活塞内部，右端部贯穿动力活塞，位于右壳体右部；所述加热器和冷却器分别环设于膨胀气缸左部和右部的外周面上，所述回热器环设于膨胀气缸外周面、加热器和冷却器的中间；所述气缸孔内径略大于活塞杆外径，活塞杆可沿轴向往复运动，气体可自气缸孔与活塞杆之间的环隙在膨胀气缸和压缩气缸之间来回流动；所述永磁体支架环设于压缩气缸外部，所述动力活塞右端面伸出压缩气缸、与永磁体支架右部的左端面连接，永磁体支架的右端面设置有动力活塞板弹簧，外表面环设有永磁体，永磁体外侧环设有线圈，

所述配气活塞包括配气活塞左壳体和配气活塞右壳体，所述配气活塞小板弹簧设置于配气活塞内部，其中心点固定于活塞杆左端面，外圆处固定在配气活塞右壳体的左端面上；所述右壳体沿内壁设置有配气活塞弹簧支架，所述配气活塞大板弹簧中心点固定于活塞杆右端面，外圆处固定于配气活塞弹簧支架上。

所述配气活塞小板弹簧和配气活塞大板弹簧均为三片，相邻的配气活塞小板弹簧间以相同外径、厚度的小板弹簧垫片隔开，配气活塞大板弹簧间以相同外径、厚度的大板弹簧垫片隔开。

所述配气活塞小板弹簧置于配气活塞中部偏右的位置，其与配气活塞左壳体顶面的距离占配气活塞总长度的65％。

还包括配气活塞防撞罩，所述配气活塞防撞罩位于配气活塞大板弹簧右方，外圆处与配气活塞大板弹簧一起固定于配气活塞弹簧支架上。

所述动力活塞自左到右贯穿设置有扇形通孔，未被扇形通孔切除的实体部分形成了加强筋。

所述扇形通孔为六个，均匀设于动力活塞中，所述扇形通孔的中心角为55-60度。

所述动力活塞左端部设置有动力活塞盖，所述动力活塞盖设有与扇形通孔对应的扇形凸台。

所述永磁体支架中心设有供活塞杆穿过的中心孔，所述中心孔沿活塞杆轴向形成凸嘴，所述右壳体沿内壁设置有动力活塞弹簧支架，所述动力活塞板弹簧中心点固定于凸嘴右端面，外圆处固定于动力活塞弹簧支架上。

所述动力活塞板弹簧为两片，中间以弹簧垫片隔开。

还包括动力活塞防撞罩，所述动力活塞防撞罩位于动力活塞板弹簧右方，外圆处与动力活塞板弹簧一起固定于动力活塞弹簧支架上；动力活塞防撞罩表面开有引线孔，用于穿过线圈的铜导线，中心开有防撞罩孔，用于穿过活塞杆。

所述配气活塞右壳体端面设有供活塞杆穿设的中心孔，所述中心孔沿活塞杆轴向形成凸台，所述凸台与活塞杆为间隙密封；所述配气活塞右壳体右端外表面设置有活塞润滑套，所述活塞润滑套与膨胀气缸内壁间隙密封；所述活塞润滑套和凸台的长度相同。

所述动力活塞左端外环面设有与压缩气缸内环面间隙密封的环形凸起A，动力活塞右端内环面设有与活塞杆外周面间隙密封的环形凸起B。

所述支架外侧与右壳体固定连接，左端面紧贴于膨胀气缸右端面，所述支架设有台阶，用于将压缩气缸抵在膨胀气缸右端面上。

还包括内轭铁，其右端通过螺钉固定在支架上，所述内轭铁具有与动力活塞外表面靠近的环面，所述环面与动力活塞外表面间隙密封，环面与动力活塞中心轴线的同轴度为φ0.01，圆柱度为0.005，光洁度为0.8。

还包括外轭铁，其左端面紧贴于支架右端面，所述外轭铁中部设有凹槽，用于容纳线圈。

所述冷却器包括狭缝换热器、冷却水换热器和冷却水套，所述狭缝换热器紧贴于膨胀气缸外表面，所述冷却水换热器紧贴于狭缝换热器外侧环面，冷却水套置于冷去水换热器外侧，冷却水换热器和冷却水套通过螺栓固定于支架的左端面上。

所述狭缝换热器被切割出若干矩形槽道，右端部设有供气体进出的环隙凹槽。

所述冷却水换热器外侧面设有若干换热翅片。

所述冷却水换热器右端面、冷却水套的左端面内侧和右端面均设有密封圈。

本发明的技术方案和现有技术相比，具有如下有益效果：

1、声波膨胀组件的活塞杆采用双侧布置板弹簧结构，可给配气活塞提供较大的径向支撑，避免配气活塞在气缸内发生径向偏移，与膨胀气缸内壁产生摩擦，使配气活塞和膨胀气缸产生磨损；

2、由于消除了径向偏移，无需在配气活塞侧面加设避免磨缸的气体轴承装置，简化了活塞结构；

3、配气活塞沿直线往复运动，保证配气活塞与膨胀气缸之间的间隙密封，有效地延长了声能发电机的工作寿命；

4、声波压缩组件的动力活塞设有调节动子质量的扇形通孔，可通过设置扇形通孔的中心角和扇形半径、精确调节动子质量，使声波压缩组件达到共振状态；

5、冷却组件和支撑组件结构简单、加工装配方便。

附图说明

图1为本发明声能发电机的剖视图；

图2为本发明声波膨胀组件剖视图；

图3为本发明活塞杆左端部剖视图；

图4为本发明配气活塞右壳体立体图；

图5为本发明配气活塞大板弹簧的连接件立体图；

图6为本发明声波压缩组件剖视图；

图7为本发明动力活塞剖视图；

图8为图7沿A-A线剖视图；

图9为本发明动力活塞的动力活塞盖左视图；

图10为图9沿B-B线剖视图；

图11为本发明外轭铁剖视图；

图12为本发明内轭铁剖视图；

图13为本发明冷却组件剖视图；

图14为本发明冷却水换热器剖视图；

图15为本发明冷却水套剖视图；

图16为本发明支撑组件爆炸剖视图；

图17为图16的C部放大图；

图18为本发明动力活塞防撞罩立体图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

本发明的防止配气活塞发生径向偏移的声能发电机，包括声波膨胀组件、声波压缩组件、冷却组件、直线电机组件以及支撑组件。声波膨胀组件包括配气活塞12、活塞杆13、膨胀气缸16、加热器41、回热器42，声波压缩组件包括压缩气缸37、动力活塞21、动力活塞板弹簧28、永磁体支架22、永磁体23和线圈26，冷却组件包括冷却器43，支撑组件包括相互连接形成封闭空间的左壳体10和右壳体11。

参考图1，膨胀气缸16设置于左部，压缩气缸37为圆筒形薄壁件、紧贴设置于膨胀气缸16右端面上，膨胀气缸16内部设置有可在其内部往复运动的配气活塞12，压缩气缸37内部设置有可在其内部往复运动的动力活塞21；膨胀气缸16右端面中心开有气缸孔161，活塞杆13穿过气缸孔161，左端部位于配气活塞12内部，右端部贯穿动力活塞21，位于右壳体11右部；加热器41和冷却器43分别环设于膨胀气缸16左部和右部的外周面上，在膨胀气缸16内左部和右部分别形成膨胀腔63和压缩腔62，回热器42环设于膨胀气缸16外周面、加热器41和冷却器43的中间；气缸孔161内径比活塞杆13外径大1～2mm，活塞杆13并可沿轴向往复运动，工质气体可自气缸孔161与活塞杆13之间的环隙在膨胀气缸16的压缩腔62和压缩气缸37的左气腔61之间来回流动。永磁体支架22为环设于压缩气缸37外部，动力活塞21右端面伸出压缩气缸37、与永磁体支架22右端面连接，永磁体支架22外表面环设有永磁体23，永磁体23外侧环设有线圈26。

声能发电机的工作过程中，配气活塞12和动力活塞21是作连续的简谐运动，现将两个活塞的运动分解为四个间断的跳跃式运动：

1、声波压缩过程：动力活塞21由下死点向上死点运动(图1中动力活塞21由最右端向最左端运动)，配气活塞12停留在上死点不动(图1中配气活塞12停留在最左端)，气体工质在压缩腔62内被压缩，压力升高，压缩产生的热量通过冷却组件被冷却水带走；

2、声波吸热过程：两个活塞同时运动，动力活塞21向上死点运动并最终达到上死点，配气活塞12由上死点向下死点运动(图1中配气活塞12由最左端向最右端运动)。这时气体工质由压缩腔62经过回热器42流向膨胀腔63，气体工质从回热器42填料吸收热量，工质的温度升高；

3、声波膨胀过程：配气活塞12向下死点运动并最终达到下死点，动力活塞21停留在上死点，气体工质在膨胀腔63中通过加热器41吸收高温热源的热量进行膨胀，体积增大，压力降低；

4、声波放热过程：动力活塞21开始向下死点方向运动，并最终达到下死点，配气活塞12由下死点向上死点运动，并最终达到上死点，气体工质在经过回热器42，并将热量传递给回热器42填料，气体工质返回压缩腔62等待下一次压缩；

当动力活塞21左右往复运动时，通过永磁体支架22带动永磁体23左右往复运动，运动方向与线圈26的环绕方向垂直，切割磁力线发电。

以下通过图2-18详细说明各组件的具体结构。

声波膨胀组件包括配气活塞12、活塞杆13、膨胀气缸16、加热器41、回热器42，下面结合图2～5说明声波膨胀组件的结构。

参考图2，配气活塞12包括配气活塞左壳体121和配气活塞右壳体122，两者通过螺纹连接，本实施例的配气活塞12外径长度L＝70～76mm。

配气活塞小板弹簧141置于配气活塞12内部，其中心孔用螺钉52与活塞杆13左端面紧密固定，外圆处固定在配气活塞右壳体122的左端面上。如图4所示，配气活塞右壳体122的左端面1224有4个均布的螺纹孔1223，配气活塞小板弹簧141外圆处置于左端面1224上，并通过螺钉51固定，配气活塞小板弹簧141数量为三片，相邻的配气活塞小板弹簧141间以相同外径、厚度的小板弹簧垫片151隔开，本实施例的配气活塞小板弹簧141外径35～38mm、厚度0.5mm。

配气活塞小板弹簧141置于配气活塞12中部偏右的位置，配气活塞小板弹簧141距离配气活塞左壳体121顶面的距离为a，a≈0.65L。如此设置的目的在于，整个配气活塞12的中心并不是位于0.5L即配气活塞12长度一半处，而是位于中部偏右的位置，将配气活塞小板弹簧141置于引处，可以使支撑点作用于配气活塞12的重心，从而提供较大地径向支撑力，使配气活塞12的上下两端均可与膨胀气缸16保证合适的间隙密封。若采用单边布置的方式，配气活塞小板弹簧141与配气活塞12则为典型的悬臂梁结构，易在配气活塞12的上端或下端产生较大的径向偏移，使得配气活塞12与膨胀气缸16内壁产生接触摩擦。

配气活塞右壳体122端面设有供活塞杆13穿设的中心孔，中心孔沿活塞杆13轴向形成凸台1221，凸台1221与活塞杆13为间隙密封，单边间隙为8～20μm，；配气活塞右壳体122右端外表面1222(如图4)设置有活塞润滑套17，活塞润滑套17采用具有自润滑性的PEEK材料制作，活塞润滑套17与配气活塞右壳体122为胶粘连接，活塞润滑套17与膨胀气缸16内壁间隙密封，单边间隙为8～20μm。

活塞润滑套17与气缸16间隙密封，保证配气活塞12左右两端所处腔体内气体工质不串气。凸台1221与活塞杆13为间隙密封，保证配气活塞12右侧腔体62与配气活塞12内部空间不串气；或者在将活塞杆13与配气活塞右壳体122组装完成后，在配气活塞右壳体122的凸台1221和活塞杆13相互配合的环隙间涂抹密封胶，起到密封作用。

活塞润滑套17和凸台1221的长度均为b，b＝8～10mm。只在配气活塞右壳体122的右端外表面1222设有8～10mm长的活塞润滑套17，而剩余的配气活塞12轴向长度、即L-b段与气缸16的单边间隙在200～400μm，该段的加工精度要求较低。如此设置的目的在于，既可有效保证间隙密封的轴向长度，防止工作气体泄漏，又能降低配气活塞的阻尼，有利于增大配气活塞行程，提升整机性能。

配气活塞12左右两侧所处腔体的压力近乎相等，由于活塞杆13穿过配气活塞右壳体122右端面，所以配气活塞12左右两端面的受力面积不同，由此产生的压差推动配气活塞12在气缸16内做往复直线运动，配气活塞小板弹簧141圆周方向由4个螺钉51固定在配气活塞右壳体122上，在中心产生轴向的形变，给配气活塞12提供合适的轴向刚度以及较大的径向刚度。

在活塞杆13右端设有配气活塞大板弹簧142，配气活塞大板弹簧142中心点通过连接件18固定于活塞杆13右端面，右壳体11沿内壁设置有配气活塞弹簧支架33，配气活塞大板弹簧142外圆处以螺钉53固定于配气活塞弹簧支架33上。连接件18如图5所示，圆周方向有5个均布的孔181用于穿过螺钉55，用以连接固定3个大板弹簧，中心孔182用于穿过螺钉54，将3个弹簧固定于活塞杆13。

在本实例中，配气活塞大板弹簧142为3片，每片厚度0.5mm，外径110mm，相邻的配气活塞大板弹簧142间以相同外径、厚度的大板弹簧垫片152隔开。此时配气活塞大板弹簧142组件便会因活塞杆13的轴向位移而在弹簧中部产生相应的轴向形变，提供轴向刚度以保证配气活塞12的位移。

本发明采用了在配气活塞12内部布置配气活塞小板弹簧141并与活塞杆13左端相连，在活塞杆13右端增设配气活塞大板弹簧142，此种结构避免了配气活塞12在气缸16内运动时产生径向偏移，不必在配气活塞12表面增设气体轴承来避免其与膨胀气缸16内壁之间的接触摩擦，简化了结构，加工装配方便。

声波压缩组件包括压缩气缸37、动力活塞21、动力活塞板弹簧28、永磁体支架22、永磁体23和线圈26，下面结合图6～12说明声波压缩组件结构。

参考图7和图8，动力活塞21在压缩气缸37内部往复运动，压缩气缸37内环面对加工精度要求较高，与中心轴线的同轴度达到φ0.01，圆柱度为0.005，光洁度为0.8。动力活塞21自左到右贯穿设置有扇形通孔211，未被扇形通孔211切除的实体部分形成了加强筋214，加强动力活塞21的强度。动力活塞21中心设有台阶孔213，用于使活塞杆13穿过。

本实施例的扇形通孔211为6个，均设于动力活塞21中。扇形通孔211的起始点中心圆外径为 中心角α＝55°～60°，扇形半径R＝13～14mm。扇形通孔211贯穿整个动力活塞21，用于调节动力活塞21质量，可以通过调节/>α、R等参数改变扇形通孔211的大小，进而改变动力活塞21的质量，可精确控制声波压缩组件的动子质量。

动力活塞21的轴向长度L2＝96～97mm，动力活塞21左端外环面设有与压缩气缸37内壁间隙密封的环形凸起A216，动力活塞21右端内环面设有与活塞杆13外周面间隙密封的环形凸起B217，环形凸起A216和环形凸起B217的长度均为b2，b2＝19～20mm。环形凸起A216和环形凸起B217对加工的精度要求较高，所以b2的长度远小于动力活塞21的轴向长度L2，目的是为了有效地降低加工的难度。

如图6所示，动力活塞21左端部设置有动力活塞盖27，如图9和图10所示，在动力活塞盖27在相应位置设有6个沉头螺钉孔272，在加强筋214上相应位置设有6个螺纹孔212，利用沉头螺钉将动力活塞盖27和动力活塞21紧密连接起来。动力活塞盖27底面设有与扇形通孔211对应的扇形凸台271，因为有六个扇形凸台271与对应的六个扇形通孔211配合，沿圆周方向的接触面大大增加，有效的密封了扇形通孔211，避免气腔61内的气体通过动力活塞盖27和动力活塞21的接触间隙泄露。

如图6所示，在动力活塞21的右端部设有动力活塞板弹簧28，动力活塞板弹簧28中心固定于永磁体支架22右端面中心，永磁体支架22中心设有供活塞杆13穿过的中心孔，中心孔沿活塞杆13轴向形成凸嘴221，凸嘴221顶部设置螺纹孔，通过螺钉57将动力活塞板弹簧28的中心孔固定；右壳体11沿内壁设置有动力活塞弹簧支架32，动力活塞板弹簧28外圆处由螺钉58固定于动力活塞弹簧支架32上。在本实例中，动力活塞板弹簧28的个数为2片，每片厚度1mm，外径110mm，每片动力活塞板弹簧28中间设有弹簧垫片间隔。

线圈26由外轭铁25固定于右壳体11内部，如图11所示，外轭铁25为齿牙254向外结构，中部设有填充线圈26的凹槽253。外轭铁25的轴向长度L1＝65～67mm，径向高度h1＝21～24mm，凹槽253的长度a1＝28～30mm，宽度b1＝13～15mm。外轭铁25采用软磁材料制作，可采用电功纯铁一体成型制作，或者用硅钢片叠压制作。外轭铁25的左侧端面设有台阶251，用于与支架35对应的台阶356配合，右侧端面有环形凹槽252，用于与动力活塞弹簧支架32的台阶323配合，外轭铁25右侧端面上设有螺纹孔，动力活塞弹簧支架32通过螺钉与外轭铁25连接，并将外轭铁25压紧于支架35右侧表面，完成外轭铁25的固定。

永磁铁支架22内部设有与外轭铁25相对应的内轭铁24，如图12所示，内轭铁24右端设有台阶241，与支架35对应台阶352配合，台阶241上设有沉头螺钉孔242，通过沉头螺钉56与支架35连接固定，端面244因为要与支架35对应的台阶352配合，所以与中心轴线的垂直度为内轭铁24具有与动力环塞21外表面靠近的环面243，环面243与动力活塞21外表面间隙密封，因此环面243对加工精度要求较高，与中心轴线的同轴度达到φ0.01，圆柱度为0.005，光洁度为0.8。

冷却组件包括冷却器43，以下结合图13～15说明冷却组件的结构。

参考图13，冷却器43为水冷型冷却方式，包括狭缝换热器431、冷却水换热器432和冷却水套433。狭缝换热器431紧贴于膨胀气缸16外表面，冷却水换热器432紧贴于狭缝换热器431外侧环面，冷却水套433置于冷去水换热器432外侧。

狭缝换热器431由线切割出若干矩形槽道，气体工质在矩形槽道内高速流过，与肋片换热。狭缝换热器431右部设有环隙凹槽4311，供气体进出，环隙凹槽4311所形成的环隙空间，可使从膨胀气缸16的压缩腔62出来的气体工质缓冲，然后均匀地通过各个矩形槽道，充分利用每个矩形槽道的换热面积，使换热效率提升，避免出现矩形槽道气体流量分配不均匀的情况。

参考图14，冷却水换热器432外侧面设有若干环形换热翅片4323，换热翅片4323的翅片高度c3＝4～5mm、翅片宽度b3＝1.5～2mm，翅片间距a3＝2～3mm。冷却水换热器432的右端面上设有通孔4324和密封槽A4325。参考图15，冷却水套433右端面也设有通孔4334和密封槽B4335，左端面内侧设有密封槽C4332，表面设有进出液管口4333。

具体装配过程：冷却水换热器432置于狭缝换热器431外侧，冷却水换热器432的内侧环面4326紧贴狭缝换热器431外侧环面，为了装配方便，两者可为间隙配合。将冷却水套433置于冷却水换热器432外侧，面4331与面4322紧密贴合，为了装配方便，两者可为间隙配合。面4336紧贴面4321。利用螺钉59将冷却水换热器432和冷却水套433紧密固定与支架35上。

在密封槽A4325、密封槽B4335、密封槽C4332内分别放置密封圈A462、密封圈B461、密封圈C463进行密封；密封圈B461、密封圈C463用于密封载冷剂水侧回路，避免载冷剂从冷却水换热器432和冷却水套433的贴合缝隙渗出；密封圈A462用于密封气体工质回路，避免气体工质从冷却水换热器432和支架35的贴合缝隙渗出。

当动力活塞21向左侧运动时，压缩气缸37的左气腔61的内的气体工质通过膨胀气缸16的气缸孔161流至膨胀气缸16的压缩腔62，并通过膨胀气缸16的径向通道流至狭缝换热器431，然后依次流经回热器42和加热器41后进入膨胀腔63膨胀做功，最后沿原路返回左气腔61。

支撑组件包括左壳体10、右壳体11、动力活塞弹簧支架32、配气活塞弹簧支架33和支架35，下面结合图16～18说明支撑组件结构。

参考图1，左壳体10内部设置有配气活塞12和膨胀气缸16，外部设置加热器41、回热器42和冷却器43，右壳体11内部设置有压缩气缸37、动力活塞21、永磁体支架22、永磁体23、线圈26、动力活塞弹簧支架32和配气活塞弹簧支架33，支架35设于左壳体10和右壳体11的连接处。

支架35外侧与右壳体11固定连接，左端面紧贴于膨胀气缸16右端面，压缩气缸37的外环面与支架35的内环面353通过胶粘连接。参考图16和图17，支架35设有台阶352，用于将压缩气缸37抵在膨胀气缸16右端面上，台阶352上开有螺纹孔351，用于固定螺钉56并与内轭铁24连接。左端面开有螺纹孔355，用于固定螺钉59并与冷却水换热器432、冷却水套433连接。

配气活塞大板弹簧142和动力活塞板弹簧28右方分别设有配气活塞防撞罩34和动力活塞防撞罩36，配气活塞防撞罩34外圆处与配气活塞大板弹簧142一起固定于配气活塞弹簧支架33上；动力活塞防撞罩36外圆处与动力活塞板弹簧28一起固定于动力活塞弹簧支架32上，动力活塞防撞罩36表面开有引线孔363，用于穿过线圈26的铜导线，中心开有防撞罩孔364，用于穿过活塞杆13。

动力活塞弹簧支架32有螺纹孔321，以固定螺钉58固定动力活塞板弹簧28和动力活塞防撞罩36；动力活塞弹簧支架32右侧端部具有螺纹孔322，配气活塞弹簧支架33有螺纹孔332，以螺钉将配气活塞弹簧支架33固定与动力活塞弹簧支架32上；配气活塞弹簧支架33有螺纹孔331，用于固定配气活塞大板弹簧142和配气活塞防撞罩34。

参考图18，动力活塞防撞罩36边缘处有半圆槽361，用于避开固定动力活塞弹簧28组的螺钉58；有通孔362用于穿过螺钉，将动力活塞防撞罩36固定在动力活塞弹簧支架32上；有两个引线孔363，用于穿过线圈26的铜导线；中部有开孔364，作用一是穿过活塞杆13，二是在整机抽真空和充气时，可使整机内部压力瞬间达到理想值，避免了充气和抽真空时的不确定性。配气活塞防撞罩34外边缘也具有跟配气动力活塞防撞罩36类似的半圆槽和通孔。

配气活塞防撞罩34和动力活塞防撞罩36的作用为当动力活塞板弹簧28或配气活塞大板弹簧142行程过大时，首先与防撞罩发生碰撞，避免与其他关键部件碰撞而导致部件损坏。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (18)

1. 一种声能发电机，其特征在于，包括声波膨胀组件、声波压缩组件、冷却组件、直线电 机组件以及支撑组件，所述声波膨胀组件包括配气活塞（12）、活塞杆（13）、膨胀气缸（16）、加热器（41）、回热器（42）、配气活塞小板弹簧（141）和配气活塞大板弹簧（142）；声波压缩组件包括压缩气缸（37）、动力活塞（21）、永磁体支架（22）、永磁体（23）和线圈（26）和动力活塞板弹簧（28），冷却组件包括冷却器（43），支撑组件包括右壳体（11）； 所述膨胀气缸（16）设置于左部，压缩气缸（37）为圆筒形薄壁件、紧贴设置于膨胀气缸（16）右端面上，膨胀气缸（16）内部设置有可在其内部往复运动的配气活塞（12），压缩气缸（37）内部设置有可在其内部往复运动的动力活塞（21）；所述膨胀气缸（16）右端面中心开有气缸孔（161），所述活塞杆（13）穿过气缸孔（161），左端部位于配气活塞（12）内部，右端部贯穿动力活塞（21），位于右壳体（11）右部；所述加热器（41）和冷却器（43）分别环设于膨胀气缸（16）左部和右部的外周面上，所述回热器（42）环设于膨胀气缸（16）外周面、加热器（41）和冷却器（43）的中间；所述气缸孔（161）内径略大于活塞杆（13）外径，活塞杆（13）可沿轴向往复运动，气体可自气缸孔（161）与活塞杆（13）之间的环隙在膨胀气缸（16）和压缩气缸（37）之间来回流动；所述永磁体支架（22）环设于压缩气缸（37）外部，所述动力活塞（21）右端面伸出压缩气缸（37）、与永磁体支架（22）右部的左端面连接，永磁体支架（22）的右端面设置有动力活塞板弹簧（28），外表面环设有永磁体（23），永磁体（23）外侧环设有线圈（26），所述配气活塞（12）包括配气活塞左壳体（121）和配气活塞右壳体（122），所述配气活塞小板弹簧（141）设置于配气活塞（12）内部，其中心点固定于活塞杆（13）左端面，外圆处固定在配气活塞右壳体（122）的左端面上；所述右壳体（11）沿内壁设置有配气活塞弹簧支架（33），所述配气活塞大板弹簧（142）中心点固定于活塞杆（13）右端面，外圆处固定于配气活塞弹簧支架（33）上；

其中，所述配气活塞右壳体（122）端面设有供活塞杆（13）穿设的中心孔，所述中心孔沿活塞杆（13）轴向形成凸台（1221），所述凸台（1221）与活塞杆（13）为间隙密封；所述配气活塞右壳体（122）右端外表面设置有活塞润滑套（17），所述活塞润滑套（17）与膨胀气缸（16）内壁间隙密封；所述活塞润滑套（17）和凸台（1221）的长度相同。

2.根据权利要求1所述的声能发电机，其特征在于，所述配气活塞小板弹簧（141）和配气活塞大板弹簧（142）均为三片，相邻的配气活塞小板弹簧（141）间以相同外径、厚度的小板弹簧垫片（151）隔开，配气活塞大板弹簧（142）间以相同外径、厚度的大板弹簧垫片（152）隔开。

3.根据权利要求2所述的声能发电机，其特征在于，所述配气活塞小板弹簧（141）置于配气活塞（12）中部偏右的位置，其与配气活塞左壳体（121）顶面的距离占配气活塞（12）总长度的65%。

4.根据权利要求3所述的声能发电机，其特征在于，还包括配气活塞防撞罩（34），所述配气活塞防撞罩（34）位于配气活塞大板弹簧（142）右方，外圆处与配气活塞大板弹簧（142）一起固定于配气活塞弹簧支架（33）上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的声能发电机，其特征在于，所述动力活塞（21）自左到右贯穿设置有扇形通孔（211），未被扇形通孔（211）切除的实体部分形成了加强筋（214）。

6.根据权利要求5所述的声能发电机，其特征在于，所述扇形通孔（211）为六个，均匀设于动力活塞（21）中，所述扇形通孔（211）的中心角为55-60度。

7.根据权利要求5所述的声能发电机，其特征在于，所述动力活塞（21）左端部设置有动力活塞盖（27），所述动力活塞盖（27）设有与扇形通孔（211）对应的扇形凸台（271）。

8. 根据权利要求1-4中任一项所述的声能发电机，其特征在于，所述永磁体支架（22）中心设有供活塞杆（13）穿过的中心孔，所述中心孔沿活塞杆（13）轴向形成凸嘴（221）， 所述右壳体（11）沿内壁设置有动力活塞弹簧支架（32），所述动力活塞板弹簧（28）中心点固定于凸嘴（221）右端面，外圆处固定于动力活塞弹簧支架（32）上。

9.根据权利要求8所述的声能发电机，其特征在于，所述动力活塞板弹簧（28）为两片，中间以弹簧垫片隔开。

10.根据权利要求8所述的声能发电机，其特征在于，还包括动力活塞防撞罩（36），所述动力活塞防撞罩（36）位于动力活塞板弹簧（28）右方，外圆处与动力活塞板弹簧（28）一起固定于动力活塞弹簧支架（32）上；动力活塞防撞罩（36）表面开有引线孔（363），用于穿过线圈（26）的铜导线，中心开有防撞罩孔（364），用于穿过活塞杆（13）。

11. 根据权利要求1-4中任一项所述的声能发电机，其特征在于，所述动力活塞（21）左端外环面设有与压缩气缸（37）内环面间隙密封的环形凸起 A（216），动力活塞（21）右端内环面设有与活塞杆（13）外周面间隙密封的环形凸起B（217）。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的声能发电机，其特征在于，还包括支架（35），所述支架（35）外侧与右壳体（11）固定连接，左端面紧贴于膨胀气缸（16）右端面，所述支架（35）设有台阶（352），用于将压缩气缸（37）抵在膨胀气缸（16）右端面上。

13.根据权利要求12所述的声能发电机，其特征在于，还包括内轭铁（24），其右端通过螺钉固定在支架（35）上，所述内轭铁（24）具有与动力活塞（21）外表面靠近的环面（243），所述环面（243）与动力活塞（21）外表面间隙密封，环面（243）与动力活塞（21）中心轴线的同轴度为φ0.01，圆柱度为0.005，光洁度为0.8。

14.根据权利要求12所述的声能发电机，其特征在于，还包括外轭铁（25），其左端面紧贴于支架（35）右端面，所述外轭铁（25）中部设有凹槽（253），用于容纳线圈（26）。

15.根据权利要求1-4中任一项所述的声能发电机，其特征在于，所述冷却器（43）包括狭缝换热器（431）、冷却水换热器（432）和冷却水套（433），所述狭缝换热器（431）紧贴于膨胀气缸（16）外表面，所述冷却水换热器（432）紧贴于狭缝换热器（431）外侧环面，冷却水套（433）置于冷却水换热器（432）外侧，冷却水换热器（432）和冷却水套（433）通过螺栓固定于支架（35）的左端面上。

16.根据权利要求15所述的声能发电机，其特征在于，所述狭缝换热器（431）被切割出若干矩形槽道，右端部设有供气体进出的环隙凹槽（4311）。

17.根据权利要求15所述的声能发电机，其特征在于，所述冷却水换热器（432）外侧面设有若干换热翅片。

18.根据权利要求15所述的声能发电机，其特征在于，所述冷却水换热器（432）右端面、冷却水套（433）的左端面内侧和右端面均设有密封圈。