CN218509588U - 一种平板式自由活塞直线发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种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；所述平板式直线发电机包括直线发电机壳体、发电机定子和发电机动子，所述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固定在直线发电机壳体内部，所述直线发电机动子永磁铁位于所述直线发电机动子中间板的上下两侧，所述直线发电机动子永磁铁两端分别依次通过U型连接板、连接杆和直线轴承连接所述二冲程发动机的活塞，通过活塞及连杆仅带动直线发电机动子永磁铁往复运动，从而防止了直线发电机动子发生旋转，本实用新型降低了直线发电机定子的制造难度，节约了成本，提高了直线发电机整机功率。

Description

一种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，具体涉及一种平板式自由活塞直线发电机。

背景技术

这里的陈述仅提供与本实用新型相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

自由活塞直线发电系统由传统自由活塞式内燃机和直线发电机直接耦合，通过左右燃烧室交替膨胀做功带动直线发电机往复运动发电，常见的自由活塞直线发电机(以下简称FPLG)结构主要分为单活塞式、对置双活塞式(简称对置式)和背置双活塞式(简称背置式) 三种。FPLG可以将内燃机产生的热能转换为电能输出，具有摩擦损耗低、热效率高等优势，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。因此，自由活塞直线发电机作为一种新兴的动力装置，有着巨大的发展空间，近年来得到了广泛的关注。

FPLG在结构上主要包括发动机和发电机两部分。其中，与传统发动机不同的是，FPLG中的发动机省去了曲轴飞轮等机构，由发动机活塞、连杆及直线电机动子组成系统动子组件。虽然具有了更高的热效率、更小的摩擦损耗、更低的燃油消耗和更紧凑的结构，但是动子平均运动速度较小，FPLG工作频率较低，输出功率相对较低，同时，由于各组件需要通过一定的连接结构相连才能同时运动，导致系统动子组件整体结构复杂，还可能在运行过程中产生侧向浮动及运动摩擦力增大现象。

现有的FPLG通常为管状型自由活塞直线发电机，管状型自由活塞直线发电机在动子和定子之间没有纯径向力，也没有端部绕组，动子发生旋转时，对发电机的输出影响不大。然而，磁环和管状定子结构复杂而难以制造，且绕组的截面积受到磁环的限制，从而大大增加了提高管状型自由活塞直线发电机的难度，增加了直线发电机的制造成本。

实用新型内容

针对上述现有的管状型自由活塞直线发电机存在动子制造难度高、动子质量大、整机功率低的缺点，考虑到平板式直线发电机结构更加紧凑，制造简单，动子质量轻，动子运动频率高，效率、功率、输出电压和电流等方面也远优于管状式直线发电机，本实用新型提供了一种平板式自由活塞直线发电机，替代传统的管状式自由活塞直线发电机，同时优化改进直线发电机动子的结构，将直线发电机动子中的中间板固定在直线发电机壳体上，活塞连杆只拖动直线发电机动子中的永磁铁往复运动，从而防止直线发电机动子发生旋转，而由于直线发电机动子中间板不参与运动，从而直线发电机动子系统的质量也随之降低，进而提高直线发电机的频率和功率。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种平板式自由活塞直线发电机，包括平板式直线发电机和二冲程发动机；

所述平板式直线发电机包括直线发电机壳体和发电机动子，所述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固定在直线发电机壳体内部，所述直线发电机动子永磁铁位于所述直线发电机动子中间板的上下两侧，所述直线发电机动子永磁铁两端分别依次通过U型连接板、连接杆和直线轴承连接所述二冲程发动机的活塞。

进一步的技术方案，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内的环形槽中。

进一步的技术方案，所述的直线发电机动子中间板通过焊接的方式固定在所述直线发电机壳体内部，所述直线发电机动子中间板为空心板。

进一步的技术方案，所述直线发电机动子中间板上下两面紧贴所述直线发电机动子永磁铁。

进一步的技术方案，所述U型连接板的两端分别上下固定连接所述直线发电机动子永磁铁。

进一步的技术方案，所述U型连接板通过螺栓与所述直线发电机动子永磁铁固定连接。

进一步的技术方案，所述U型连接板靠近所述二冲程发电机的一侧与所述直线发电机壳体留有至少半个冲程的间隙。

进一步的技术方案，所述U型连接板连接所述直线发电机动子永磁铁的一侧与所述直线发电机动子中间板留有至少半个冲程的间隙。

进一步的技术方案，包括两个二冲程发动机，所述二冲程发动机对称布置在所述平板式直线发电机的两侧。

进一步的技术方案，所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖、火花塞、喷油器、活塞、曲轴箱套件、连接杆和直线轴承，所述连接杆为空心圆轴，所述火花塞安装在所述缸盖上，所述喷油器安装在所述气缸体上，所述气缸体上还设有簧片阀。

进一步的技术方案，所述活塞与直线轴承和连接杆依次连接，所述活塞与所述气缸体配合实现活塞运动。

与现有技术相比，本实用新型存在以下有益效果：

1、本实用新型将直线发电机动子中间板固定在直线发电机壳体上，活塞及连杆只拖动直线发电机动子永磁铁往复运动，从而防止直线发电机动子发生旋转。

2、本实用新型提供了一种连接杆，连接活塞与直线发电机动子上下平面的永磁铁，连接杆与直线发电机动子上下的永磁铁用螺栓连接，且左右往复运动时不与直线发电机动子中间板发生碰撞。

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是本实用新型所述平板式自由活塞直线发电机的结构示意图；

图2是本实用新型所述平板式自由活塞直线发电机中直线发电机动子中间板的侧视图；

图3是本实用新型所述平板式自由活塞直线发电机中发电机动子的结构示意图。

其中，1-缸盖，2-弹簧阀，3-左曲轴箱套件，4-发动机端盖，5- 直线发电机壳体，6-平板式直线发电机，61-发电机壳体，62-发电机定子，63-发电机动子，631-直线发电机动子中间板，632-直线发电机动子永磁铁，7-连接杆，8-右曲轴箱套件，9-直线轴承，10-活塞，11-U型连接板，12-螺栓。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

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申请的示例性实施方式。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。

本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体式连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部连接，或是两个元件的相互作用关系；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

如下图1～图3所示，本实用新型提供了一种平板式自由活塞直线发电机，包括平板式直线发电机和二冲程发动机；

所述平板式直线发电机6包括直线发电机壳体61、发电机定子 62和发电机动子63，所述发电机定子62镶嵌在发电机壳体61内的环形槽中，所述发电机动子63包括直线发电机动子中间板631和直线发电机动子永磁铁632，所述直线发电机动子中间板631固定在直线发电机壳体5内部，所述直线发电机动子永磁铁632位于所述直线发电机动子中间板631的上下两侧，所述直线发电机动子永磁铁632 两端分别依次通过U型连接板11、连接杆7和直线轴承9连接所述二冲程发动机的活塞10。

所述的直线发电机动子中间板631通过焊接的方式固定在所述直线发电机壳体61内部，所述直线发电机动子中间板631为空心板，用于减轻整机的重量。

所述直线发电机动子中间板631与直线发电机动子永磁铁632之间不固定，从而所述直线发电机动子永磁铁632在所述二冲程发动机活塞10的作用下，实现在所述直线发电机动子的中间板631上做往复运动。

在本实施例中，所述直线发电机动子中间板631上下两面紧贴所述直线发电机动子的永磁铁632，两者之间不固定，在所述直线发电机动子中间板631与所述直线发电机动子的永磁铁632之间添加润滑油，使直线发电机系统动子的往复运动更加平顺。

所述活塞10的往复运动只带动所述直线发电机动子永磁铁632 的运动，由于只带动所述发电机动子永磁铁632运动，从而大大降低了发动机活塞10所带动的系统动子的质量，从而提高发动机活塞10 往复运动的频率，增加发电机整机的功率。

所述U型连接板11的两端分别上下固定连接两个所述直线发电机动子永磁铁632。优选的，所述U型连接板11通过螺栓12与所述直线发电机动子永磁铁632固定连接。

在本实施例中，所述U型连接板11纵向面通过四枚螺栓12固定在所述直线发电机动子永磁铁632上，所述螺栓12分别固定在位于 U型连接板11纵面的四个角的位置。

所述U型连接板11靠近所述二冲程发电机的一侧与所述直线发电机壳体61留有至少半个冲程的间隙，避免直线发电机在做往复运动时U型连接板与所述直线发电机壳体61发生碰撞。

所述U型连接板11连接所述直线发电机动子永磁铁632的一侧与所述直线发电机动子中间板631留有至少半个冲程的间隙，避免直线发电机在做往复运动时U型连接板与所述直线发电机动子中间板 631发生碰撞。

在本实施例中，U型连接板11的左侧与直线发电机壳体61的左侧留有至少半个冲程的间隙L1，避免直线发电机在做往复运动时U 型连接板与直线发电机左侧发生碰撞。

在本实施例中，U型连接板11纵向板的右侧也要与直线发电机动子中间板631的左侧也要留有半个冲程的间隙L2，避免直线发电机在做往复运动时U型连接板与发电机动子63发生碰撞。

所述平板式自由活塞直线发电机包括两个二冲程发动机，所述二冲程发动机对称布置在所述平板式直线发电机的两侧。

所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖1、火花塞、喷油器、活塞 10、曲轴箱套件、连接杆7和直线轴承9，所述火花塞安装在所述缸盖1上，所述喷油器安装在所述气缸体上，所述气缸体上还设有簧片阀2。

所述曲轴箱套件与所述气缸体连接，包括左曲轴箱套件3和右曲轴箱套件8。

所述活塞10与直线轴承9和连接杆7依次连接，所述活塞10与所述气缸体配合实现活塞运动。

所述连接杆7为发动机连杆与直线发电机动子轴一体式的结构，所述连接杆7为空心圆轴，以减轻系统动子的质量，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。

上述连杆部分结构与常见发动机结构一致保持不变，连接杆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。

在使用时，两个二冲程发动机相互配合，使得发动机中的活塞 10与气缸体配合实现活塞运动，所述活塞10通过直线轴承9、连接杆7和U型连接板11，带动平板式自由活塞直线发电机6中发电机动子63的直线发电机动子永磁铁632左右移动，而发电机动子63的直线发电机动子中间板631保持不动，进而实现发电机动子63的往复运动，且防止发电机动子63发生旋转。

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)

1.一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：包括平板式直线发电机和二冲程发动机；

所述平板式直线发电机包括直线发电机壳体和发电机动子，所述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固定在直线发电机壳体内部，所述直线发电机动子永磁铁位于所述直线发电机动子中间板的上下两侧，所述直线发电机动子永磁铁两端分别依次通过U型连接板、连接杆和直线轴承连接所述二冲程发动机的活塞。

2.根据权利要求1所述一种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内的环形槽中。

3.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述的直线发电机动子中间板通过焊接的方式固定在所述直线发电机壳体内部，所述直线发电机动子中间板为空心板。

4.根据权利要求1所述一种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中间板上下两面紧贴所述直线发电机动子永磁铁。

5.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述U型连接板的两端分别上下固定连接所述直线发电机动子永磁铁；所述U型连接板通过螺栓与所述直线发电机动子永磁铁固定连接。

6.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述U型连接板靠近所述二冲程发电机的一侧与所述直线发电机壳体留有至少半个冲程的间隙。

7.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述U型连接板连接所述直线发电机动子永磁铁的一侧与所述直线发电机动子中间板留有至少半个冲程的间隙。

8.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：包括两个二冲程发动机，所述二冲程发动机对称布置在所述平板式直线发电机的两侧。

9.根据权利要求1所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖、火花塞、喷油器、活塞、曲轴箱套件、连接杆和直线轴承，所述连接杆为空心圆轴，所述火花塞安装在所述缸盖上，所述喷油器安装在所述气缸体上，所述气缸体上还设有簧片阀。

10.根据权利要求9所述一种平板式自由活塞直线发电机，其特征在于：所述活塞与直线轴承和连接杆依次连接，所述活塞与所述气缸体配合实现活塞运动。

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