一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机制造技术

本发明专利技术公开了二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，包括发电机、二冲程发动机、辅助电动机，二冲程发动机包括气缸体、缸盖、火花塞、活塞、曲轴箱套件、连杆，两套二冲程发动机对称设置在两侧，发电机和辅助电动机布置于两发动机中间，一套二冲程发动机与发电机连接，另一套二冲程发动机与辅助电动机连接，发电机与辅助电动机连接，发电机的发电机动子和辅助电动机的辅助电动机机动子设置在同一根芯轴上，芯轴两端分别和两侧发动机的一个活塞通过连杆连接，发电机定子与辅助电动机定子轴向最接近的两个绕组之间设有预定的轴向距离。本发明专利技术解决电机工作模式切换响应时间长的问题，保证活塞顺利达到指定位置，使自由活塞直线发电机稳定运行。

A two stroke back mounted double piston type free piston linear generator

【技术实现步骤摘要】
一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机
本专利技术涉及新能源汽车增程器
，具体地说是一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机。
技术介绍
现有技术中，常见的自由活塞直线发电机(FPLG)结构有二冲程背置双活塞式结构(简称背置式)。背置双活塞式结构在发电机芯轴两端均设置二冲程发动机，二冲程发动机对称设置，中间布置电机，电机同时具备电动机和发电机两种功能，背置式具有较高的能量密度和较高的热效率。但存在的缺点是，由于FPLG省去了曲柄连杆机构，但FPLG存在活塞运动难以控制的难点，导致FPLG运行过程中上止点的位置可变，发动机燃烧循环变动工况更差，会出现燃烧状况极差或者失火的现象，甚至出现停机状况，无法保证FPLG的稳定运行，FPLG的优势无法得到发挥。由于发动机的燃烧循环变动以及电动和发电模式转换的响应时间问题，使得目前FPLG稳定运行存在很大难度。具体分析说明如下：由于PFLG主要包括发动机和电机两个主要部件，一般情况下，FPLG中的电机在启动过程中提供动力，作为电动机拖动活塞运动，活塞达到指定位置后，该电机从电动机模式转换为发电机模型，输出电能。运行过程中，FPLG中活塞的运动取决于发动机缸内燃烧压力、发电机电磁力以及摩擦力。摩擦力基本为常数，因此，活塞运动运动主要取决于燃烧压力和发电机电磁力。而由于燃烧循环变动，发动机每循环的缸内燃烧状况都存在差异，且目前常见的FPLG在运行过程中，电磁力都设置为常数，就导致目前的FPLG运行过程中上止点的位置可变，发动机燃烧循环变动工况更差，会出现燃烧状况极差或者失火的现象。若出现失火，FPLG将发电机重新转换为电动机拖动活塞运行到指定位置，但由于电机工作模式转换需要时间，且转换成功后，电动机重新加载也需要一定的时间，就可能出现停机状况，无法保证FPLG的稳定运行，FPLG的优势无法得到发挥。现有技术中，还没有能够实现稳定FPLG活塞运动的自由活塞直线发电机。主要原因是：1.首先，本专利技术涉及到的
是采用内燃机和直线电机作为发电机，该
本身相关研究机构深入很少。另外，由于此技术和产品是一个多学科交叉的技术结合，一些研究单位在研究直线发电机的发电过程当中由于没有相应学科系统支持，只能采用一些简单机构替代一些功能部件，例如在研究过程当中采用弹簧替代内燃机来进行研究模拟发电过程，实际掩盖忽略了真实的运行工况，比如像内燃机的循环变动问题。2.还有一些做内燃机的单位研究，技术人员关注点大多在内燃机本身上面，相应的直线发电机和控制系统采用外购件，然后组合起来做试验，控制部分单纯的控制直线电机，并不能真正符合系统运行控制要求，无法二次开发，整体控制不系统，从而导致现有技术的自由活塞直线发电机不能可靠地启动、以及不能够稳定可靠地运行，目前已知国外的研究也只能运行十几秒，远远没有达到实用性的阶段。要想达到实用性的程度和阶段，需要开发出新的结构和装置。
技术实现思路
本专利技术就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，能够稳定发动机运行。本专利技术在现有结构的基础上，增加一个辅助电动机，辅助电动机和发电机同轴，由于辅助电动机的协助，发电机不需要再进行模式转换，解决了发电机转化为电动机模式响应时间长的问题，同时由于辅助电动机提供动力的及时性，也就避免了由于失火使得活塞动力不足无法顺利达到指定位置而停机状况的发生，达到使自由活塞直线发电机稳定运行的目的。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，包括发电机、两套二冲程发动机，所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、与气缸体配合的活塞、与气缸体连接的曲轴箱套件、与活塞连接的连杆；其特征是，还包括辅助电动机，两套二冲程发动机对称设置在两侧，发电机和辅助电动机布置于两发动机中间，其中一套二冲程发动机与发电机连接，另一套二冲程发动机与辅助电动机连接，所述发电机与辅助电动机连接，其中发电机的发电机动子和辅助电动机的辅助电动机机动子设置在同一根芯轴上，芯轴的两端分别和两侧发动机的一个活塞通过连杆连接，其中发电机定子与辅助电动机定子轴向最接近的两个绕组之间设有预定的轴向距离。所述发电机包括发电机壳体、发电机定子、发电机动子、发电机动子芯轴、发电机端盖，发电机定子镶嵌在发电机壳体中，发电机动子与发电机动子芯轴连接，发电机定子与发电机动子位置对应，发电机动子芯轴一端与连杆连接，发电机端盖一端与发电机壳体端部连接、另一端与一套曲轴箱套件端部连接。所述辅助电动机包括辅助电动机壳体、辅助电动机定子、辅助电动机动子、辅助电动机动子芯轴、辅助电动机端盖，辅助电动机定子镶嵌在辅助电动机壳体中，辅助电动机动子与辅助电动机芯轴连接，辅助电动机定子与辅助电动机动子位置对应，辅助电动机芯轴一端与连杆连接、另一端与发电机动子芯轴另一端连接，辅助电动机端盖与另一套曲轴箱套件端部连接。所述发电机壳体与辅助电动机壳体为一体结构，所述辅助电动机芯轴与发电机动子芯轴为一体结构的芯轴，所述发电机端盖上设有直线轴承，一体结构的芯轴的两端分别通过直线轴承与发电机端盖连接。所述发电机定子与辅助电动机定子最接近的两个绕组的内侧的轴向距离大于活塞的最大行程。本专利技术的辅助电动机和发电机同轴连接，不需要增加其他附加结构，保持了结构简单，不增加原有结构的复杂性。另外，发电机和辅助电动机位置可以互换。所述动子芯轴与连杆通过球头连接结构连接。所述发电机定子、辅助电动机定子热过盈镶嵌在壳体上。所述曲轴箱套件上设有监测活塞位置的位置传感器。所述位置传感器为磁栅传感器，其中磁栅传感器的传感器栅尺与辅助电动机动子芯轴连接或者与发电机动子芯轴连接。所述气缸体上设有测量曲轴箱温度和压力的温度传感器和压力传感器。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术由于辅助电动机的协助，发电机不需要再进行模式转换，解决了发电机转化为电动机模式响应时间长的问题，同时由于辅助电动机提供动力的及时性，也就避免了由于失火使得活塞动力不足无法顺利达到指定位置而停机状况的发生，达到使自由活塞直线发电机稳定运行的目的，充分发挥其优势。2.辅助电动机一端连接在电机端盖上，另一端连接发电机，能够可靠地保证位置固定准确可靠，启动过程中以及运行中出现失火或燃烧极差工况时，辅助提供适当动力，保证辅助活塞达到指定上止点位置，解决电机模式转换时间响应过长问题，解决由于失火等引起的活塞动力不足的问题。3.由于辅助电动机和发电机同轴连接，尺寸相当，定子通过热过盈和外壳固定连接，动子配合定子，动子芯轴连接动子，不需要增加其他附加结构，保持了结构简单，不增加原有结构的复杂性，另外，发电机和辅助电动机位置可以互换，不需要进行很大结构改变即可实现FPLG的稳定运行，结构通用性好，降低设计和制造成本。4.由于发电机定子与辅助电动机定子最接近的两个绕组的内侧的轴向距离大于活塞的最大行程，能够保证发电机动子、辅助电动机动子在轴向移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，包括发电机、两套二冲程发动机，所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、与气缸体配合的活塞、与气缸体连接的曲轴箱套件、与活塞连接的连杆；其特征是，还包括辅助电动机，两套二冲程发动机对称设置在两侧，发电机和辅助电动机布置于两发动机中间，其中一套二冲程发动机与发电机连接，另一套二冲程发动机与辅助电动机连接，所述发电机与辅助电动机连接，其中发电机的发电机动子和辅助电动机的辅助电动机机动子设置在同一根芯轴上，芯轴的两端分别和两侧发动机的一个活塞通过连杆连接，其中发电机定子与辅助电动机定子轴向最接近的两个绕组之间设有预定的轴向距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，包括发电机、两套二冲程发动机，所述二冲程发动机包括气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、与气缸体配合的活塞、与气缸体连接的曲轴箱套件、与活塞连接的连杆；其特征是，还包括辅助电动机，两套二冲程发动机对称设置在两侧，发电机和辅助电动机布置于两发动机中间，其中一套二冲程发动机与发电机连接，另一套二冲程发动机与辅助电动机连接，所述发电机与辅助电动机连接，其中发电机的发电机动子和辅助电动机的辅助电动机机动子设置在同一根芯轴上，芯轴的两端分别和两侧发动机的一个活塞通过连杆连接，其中发电机定子与辅助电动机定子轴向最接近的两个绕组之间设有预定的轴向距离。


2.如权利要求1所述的一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，其特征是，所述发电机包括发电机壳体、发电机定子、发电机动子、发电机动子芯轴、发电机端盖，发电机定子镶嵌在发电机壳体中，发电机动子与发电机动子芯轴连接，发电机定子与发电机动子位置对应，发电机动子芯轴一端与连杆连接，发电机端盖一端与发电机壳体端部连接、另一端与一套曲轴箱套件端部连接。


3.如权利要求2所述的一种二冲程背置双活塞式自由活塞直线发电机，其特征是，所述辅助电动机包括辅助电动机壳体、辅助电动机定子、辅助电动机动子、辅助电动机动子芯轴、辅助电动机端盖，辅助电动机定子镶嵌在辅助电动机壳体中，辅助电动机动子与辅助电动机芯轴连接，辅助电动机定子与辅助电动机动子位置对应，辅助电动机芯轴一端与连杆连接、另一端与发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宏，程勇，唐娟，马宗正，孟国庆，
申请(专利权)人：山东休普动力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37