CN218325034U - 一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，涉及动力机械技术领域，包括：一个平板式直线发电机和两个二冲程发动机，两个二冲程发动机对称设置于平板式直线发电机的两侧，平板式直线发电机包括直线发电机壳体和直线发电机动子；直线发电机壳体两端的内壁安装有开口型箱式直线滑块轴承，直线发电机动子的两侧连接光轴导轨，光轴导轨嵌入到开口型箱式直线滑块轴承的开口内；在两侧二冲程发动机的作用下，直线发电机动子能够在直线发电机壳体内做往复运动。基于该方式，既可以防止直线发电机动子发生旋转，又可以减少直线发电机动子做往复运动时的摩擦损耗，提高平板式自由活塞直线发电机的整机功率。

Description

一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机

技术领域

本实用新型属于动力机械技术领域，具体涉及一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

自由活塞直线发电机(Free-Piston Linear Generator,FPLG)作为一种新兴增程器动力单元，具有广阔的发展空间。FPLG由传统内燃机和直线电机组成，可以将内燃机产生的热能转换为电能输出，具有热效率高、摩擦损耗低、油耗低、结构紧凑等优势，可作为混合动力汽车增程器动力单元，能够解决电动汽车续航里程短的问题，因而受到各国的关注。

PFLG主要由发动机和发电机两部分组成，直线电机在启动过程中给动子提供动力，直线电机作为电动机来拖动动子运动，当活塞达到指定位置后，直线电机会立刻从电动机模式转换为发电机模式，通过两个二冲程发动机活塞的往复运动带动动子运动从而输出电能。根据结构的不同，直线发电机可分为平板型和管状型。

发明人发现，管状型直线发电机在动子和定子之间没有纯径向力，不怕直线发电机动子发生旋转，也没有端部绕组，然而，磁环和管状定子难以制造，绕组的截面积受到磁环的限制，从而增加了直线发电机的制造成本，而对于平板式直线发电机而言，直线发电机动子的旋转不仅影响输出功率，也会对直线发电机本身造成损坏。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，通过在直线发电机壳体的内壁安装开口型箱式直线滑块轴承，既可以防止直线发电机动子发生旋转，又可以减少直线发电机动子做往复运动时的摩擦损耗，从而提高平板式自由活塞直线发电机的整机功率。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，包括：一个平板式直线发电机和两个二冲程发动机，两个二冲程发动机对称设置于平板式直线发电机的两侧，所述平板式直线发电机包括直线发电机壳体和直线发电机动子；

所述直线发电机壳体两端的内壁安装有开口型箱式直线滑块轴承，所述直线发电机动子的两侧连接光轴导轨，所述光轴导轨嵌入到开口型箱式直线滑块轴承的开口内；在两侧二冲程发动机的作用下，所述直线发电机动子能够在直线发电机壳体内做往复运动。

作为一可选实施例，四个开口型箱式直线滑块轴承两两安装在直线发电机壳体上，每两个开口型箱式直线滑块轴承排列安装在直线发电机壳体内壁的中间轴线上。

作为一可选实施例，所述直线发电机动子包括直线发电机动子中间板和直线发电机动子永磁铁；所述直线发电机动子中间板和直线发电机动子永磁铁的一侧与平板式直线发电机的同侧留有至少半个冲程的间隙。

作为一可选实施例，所述开口型箱式直线滑块轴承的四角分别设置有螺栓孔，通过螺栓将开口型箱式直线滑块轴承连接到直线发电机壳体的内壁上。

作为一可选实施例，所述光轴导轨包括光轴和铝座，所述铝座通过螺栓与直线发电机动子连接。

作为一可选实施例，所述光轴嵌入到开口型箱式直线滑块轴承的开口内，使得光轴能够在开口型箱式直线滑块轴承内做直线运动。

作为一可选实施例，所述铝座的四个角上分别设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座与直线发电机动子连接；所述铝座的中间轴线上设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座与光轴连接。

作为一可选实施例，所述光轴和/或铝座采用铝合金材料。

作为一可选实施例，所述平板式直线发电机还包括发电机定子，所述发电机定子镶嵌在发电机壳体环形槽中。

作为一可选实施例，所述平板式直线发电机与二冲程发动机通过连接杆连接；所述连接杆为空心圆轴，通过梯形过渡设计为一体式结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型提供一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，相比于管状式直线发电机，避免管状式直线发电机的磁环和管状定子难以制造的问题，降低直线发电机的制造难度，节约制造成本，同时，通过在直线发电机壳体的内壁安装开口型箱式直线滑块轴承，既可以防止直线发电机动子发生旋转，又可以减少直线发电机动子做往复运动时的摩擦损耗，提高平板式自由活塞直线发电机的整机功率。

2、直线发电机动子中间板和直线发电机动子永磁铁的一侧与平板式直线发电机的同侧留有至少半个冲程的间隙，避免直线发电机动子在做往复运动时与直线发电机发生碰撞，损坏直线发电机，有利于延长平板式自由活塞直线发电机的使用寿命。

3、光轴导轨的光轴和铝座都采用铝合金材料，直线发电机的连接杆采用空心圆轴，可以降低了直线发电机动子系统的质量，提高直线发电机动子往复运动的频率。

4、相比较管状式自由活塞直线发电机，平板式自由活塞直线发电机的效率、比功率、输出电压和电流等方面均远优于管状式自由活塞直线发电机，同时平板式直线发电机动子质量更轻，结构更加紧凑，制作更加简单，具有更多的优势和更广阔的发展前景。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例所提供的加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机的剖视图；

图2是本实用新型实施例所提供的开口型箱式直线滑块轴承的结构示意图；

图3是本实用新型实施例所提供的光轴导轨的结构示意图；

图4是本实用新型实施例所提供的直线发电机动子连接结构示意图。

附图标记：100-平板式直线发电机；110-直线发电机壳体；120-直线发电机动子；121-直线发电机动子中间板；122-直线发电机动子永磁铁；130-开口型箱式直线滑块轴承；131-直线轴承；132-螺栓孔；140-光轴导轨；141-光轴；142-铝座；150-发电机定子；160-连接杆；161-缸盖；162-活塞；163-左曲轴箱套件；164-右曲轴箱套件。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实用新型属于动力机械技术领域，针对现有的管状型直线发电机的磁环和管状定子难以制造，绕组的截面积受到磁环的限制，从而增加了直线发电机的制造成本的问题，本实用新型将自由活塞直线发电机的管状式直线发电机替换为平板式直线发电机，相比于管状式直线发电机，平板式直线发电机的动子质量更轻，从而提高了直线发电机动子运动的频率和直线发电机整机功率，同时管状式直线发电机的磁环和管状定子难以制造，因此采用平板式直线发电机可以降低直线发电机的制造难度，节约制造成本。

对于管状式直线发电机而言，直线发电机动子的旋转对平板式自由活塞直线发电机输出功率的影响不大，但对于平板式直线发电机而言，直线发电机动子的旋转不仅影响输出功率，也会对直线发电机本身造成损坏。

为解决这一问题，本实用新型提供一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，通过在直线发电机壳体的内壁安装开口型箱式直线滑块轴承，既可以防止直线发电机动子发生旋转，又可以减少直线发电机动子做往复运动时的摩擦损耗，从而提高平板式自由活塞直线发电机的整机功率。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例所提供的本实用新型实施例所提供的加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机的剖视图，如图1中所示，平板式自由活塞直线发电机包括：一个平板式直线发电机100和两个二冲程发动机，两个二冲程发动机对称设置于平板式直线发电机的两侧，所述平板式直线发电机100包括直线发电机壳体110和直线发电机动子120；

所述直线发电机壳体110两端的内壁安装有开口型箱式直线滑块轴承130，所述直线发电机动子120的两侧连接光轴导轨140，所述光轴导轨140嵌入到开口型箱式直线滑块轴承130的开口内；在两侧二冲程发动机的作用下，所述直线发电机动子120能够在直线发电机壳体内做往复运动。

在具体实施中，为了解决管状式直线发电机的磁环和管状定子难以制造的问题，本实用新型提供的平板式自由活塞直线发电机由一个平板式直线发电机和两个二冲程发动机组成，两个二冲程发动机对称设置于平板式直线发电机的两侧。通过在平板式直线发电机的直线发电机壳体两端的内壁安装开口型箱式直线滑块轴承，并将直线发电机动子安装在开口型箱式直线滑块轴承上，使直线发电机动子可以在活塞连杆的拖动下做往复运动而不发生旋转，有利于提高平板式自由活塞直线发电机的整机功率。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，四个开口型箱式直线滑块轴承130两两安装在直线发电机壳体110上，每两个开口型箱式直线滑块轴承130排列安装在直线发电机壳体110内壁的中间轴线上。

在具体实施中，直线发电机壳体的每一端均安装两个开口型箱式直线滑块轴承，两个开口型箱式直线滑块轴承关于平板式直线发电机的轴线对称。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，所述直线发电机动子120包括直线发电机动子中间板121和直线发电机动子永磁铁122；所述直线发电机动子中间板121和直线发电机动子永磁铁122的一侧与平板式直线发电机100的同侧留有至少半个冲程的间隙。

在具体实施中，直线发电机动子的永磁铁和中间板的左侧要与平板式直线发电机左侧留有至少半个冲程的间隙L，避免直线发电机动子在做往复运动时与直线发电机左侧发生碰撞，同理右侧也是如此。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，所述开口型箱式直线滑块轴承130的四角分别设置有螺栓孔132，通过螺栓将开口型箱式直线滑块轴承130连接到直线发电机壳体110的内壁上。

在具体实施中，如图2中所示，开口型箱式直线滑块轴承130包括直线轴承131和螺栓孔132；开口型箱式直线滑块轴承的四角分别设置螺栓孔132，通过螺栓将开口型箱式直线滑块轴承130连接到直线发电机壳体110的内壁上。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，如图3中所示，所述光轴导轨140包括光轴141和铝座142，所述铝座142通过螺栓与直线发电机动子连接；所述光轴141嵌入到开口型箱式直线滑块轴承130的开口内，使得光轴141能够在开口型箱式直线滑块轴承130内做直线运动；所述铝座142的四个角上分别设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座142与直线发电机动子120连接；所述铝座142的中间轴线上设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座142与光轴141连接。

在具体实施中，如图4中所示，直线发电机动子与开口型箱式直线滑块轴承配合连接方式：直线发电机动子通过螺栓连接光轴导轨，光轴导轨由铝座和光轴组成，铝座的四个角上有四个螺栓孔，用于通过螺栓连接直线发电机动子，铝座中间轴线上也存在两个螺栓孔，用于连接光轴；光轴导轨中的光轴穿过开口型箱式直线滑块轴承，从而实现光轴在开口型箱式直线滑块轴承内做直线运动，进而实现直线发电机动子在开口型箱式直线滑块轴承作用下只做直线往复运动而不发生旋转，直线滑块轴承还可以大大减少直线往复运动所造成的摩擦损耗，提高整机功率；直线发电机壳体内两侧分别安装两个开口型箱式直线滑块轴承，使直线发电机动子做往复运动时更加稳定可靠。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，所述光轴141和/或铝座142采用铝合金材料，从而降低直线发电机动子系统的质量，提高直线发电机动子运动的频率和整机的功率。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，所述平板式直线发电机100还包括发电机定子150，所述发电机定子150镶嵌在发电机壳体环形槽中。

本实用新型实施例中，作为一可选实施例，所述平板式直线发电机100与二冲程发动机通过连接杆160连接；所述连接杆160为空心圆轴，通过梯形过渡设计为一体式结构。

在具体实施中，二冲程发动机都包括气缸体、缸盖161、安装在缸盖161上的火花塞、安装在气缸体上的喷油器、与气缸体配合的活塞162、与气缸体连接的曲轴箱套件、与活塞连接的连接杆160，簧片阀设于气缸体上，曲轴箱套件包括左曲轴箱套件163、右曲轴箱套件164。

连接杆160为发动机连杆与直线发电机动子轴一体式的结构，连接杆160为空心圆轴，以减轻系统动子的质量，连杆部分结构与常见发动机结构一致保持不变，连接杆160通过梯形过渡设计为一体式结构，这样有利于一体化连杆与活塞的配合安装，电机两侧端盖位置采用两轴承支承，一方面减小弯曲变形，一方面减小动子运动摩擦。

相比较管状式自由活塞直线发电机，平板式自由活塞直线发电机的效率、比功率、输出电压和电流等方面均远优于管状式自由活塞直线发电机，同时平板式直线发电机动子质量更轻，结构更加紧凑，制作更加简单，对于传统的管状式自由活塞直线发电机来说，管状式直线发电机具有磁环和管状定子难以制造，绕组的截面积受到磁环的限制等缺点，从而大大增加了提高管状式直线发电机的难度，增加了直线发电机的制造成本，因此，相比较而言，平板式自由活塞直线发电机具有更多的优势和更广阔的发展前景。

平板式自由活塞直线发电机在各种性能方面虽然优于管状式自由活塞直线发电机，但是他也有其缺点，其缺点就是在平板式直线发电机动子做往复运动时，发电机动子不能发生旋转，如果发生旋转，不仅会影响输出功率，也会对直线发电机造成损坏。

为解决这一问题，本实用新型对平板式直线发电机进行了结构上的改进，在垂直于直线发电机动子两面的直线发电机壳内壁上分别安装开口型箱式直线滑块轴承，将直线发电机动子通过光轴导轨安装在四个开口型箱式直线滑块轴承上，使直线发电机动子可以在活塞连杆的拖动下做往复运动而不发生旋转。同时，光轴导轨的光轴和铝座都采用铝合金材料，直线发电机的连接杆采用空心圆轴，从而降低了直线发电机动子系统的质量，提高了直线发电机动子往复运动的频率，提高了整机的功率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种加入直线轴承的平板式自由活塞直线发电机，包括：一个平板式直线发电机和两个二冲程发动机，两个二冲程发动机对称设置于平板式直线发电机的两侧，其特征在于，所述平板式直线发电机包括直线发电机壳体和直线发电机动子；

所述直线发电机壳体两端的内壁安装有开口型箱式直线滑块轴承，所述直线发电机动子的两侧连接光轴导轨，所述光轴导轨嵌入到开口型箱式直线滑块轴承的开口内；在两侧二冲程发动机的作用下，所述直线发电机动子能够在直线发电机壳体内做往复运动。

2.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，四个开口型箱式直线滑块轴承两两安装在直线发电机壳体上，每两个开口型箱式直线滑块轴承排列安装在直线发电机壳体内壁的中间轴线上。

3.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述直线发电机动子包括直线发电机动子中间板和直线发电机动子永磁铁；所述直线发电机动子中间板和直线发电机动子永磁铁的一侧与平板式直线发电机的同侧留有至少半个冲程的间隙。

4.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述开口型箱式直线滑块轴承的四角分别设置有螺栓孔，通过螺栓将开口型箱式直线滑块轴承连接到直线发电机壳体的内壁上。

5.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述光轴导轨包括光轴和铝座，所述铝座通过螺栓与直线发电机动子连接。

6.根据权利要求5所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述光轴嵌入到开口型箱式直线滑块轴承的开口内，使得光轴能够在开口型箱式直线滑块轴承内做直线运动。

7.根据权利要求5所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述铝座的四个角上分别设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座与直线发电机动子连接；所述铝座的中间轴线上设置有螺栓孔，通过螺栓将铝座与光轴连接。

8.根据权利要求5所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述光轴和/或铝座采用铝合金材料。

9.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述平板式直线发电机还包括发电机定子，所述发电机定子镶嵌在发电机壳体环形槽中。

10.根据权利要求1所述的平板式自由活塞直线发电机，其特征在于，所述平板式直线发电机与二冲程发动机通过连接杆连接；所述连接杆为空心圆轴，通过梯形过渡设计为一体式结构。

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