自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置及方法，在自由活塞内燃发电机两端的发动机缸盖与外部机构之间安装有电磁能量回收机构；电磁能量回收机构包括动子组件和与动子组件相配合的定子组件，动子组件与定子组件之间设有螺旋弹簧；动子组件安装在发动机缸盖上且动子组件上设有永磁体，定子组件安装在外部机构上且定子组件相对应永磁体设有线圈；线圈与自由活塞内燃发电机的控制系统相连，控制系统用于控制线圈是否通电以及通入的电流大小，基于电磁能量回收机构实现振动控制及能量回收。本发明专利技术能够解决自由活塞内燃发电机在作为汽车增程器使用时的振动强度过大的问题，并且在一定程度上提高了系统的能量转换效率。能量转换效率。能量转换效率。

【技术实现步骤摘要】
自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置及方法


[0001]本专利技术涉及振动控制与能量回收
，具体涉及一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置及方法。

技术介绍

[0002]能源的应用与转换装置一直是科研中的热门研究领域，自由活塞内燃发电机作为一种新型的能源转换装置，具备高体积功率、压缩比可调以及方便模块化布置的优点；十分合适用于未来混合动力汽车增程器使用。
[0003]自由活塞内燃发电机目前仍处于原理探索阶段，从目前的研究结果来看，特殊结构形式的自由活塞内燃发电机安装在车辆上作为增程器使用时，其自身较强的振动以及独特的振动特性将会制约其应用。

技术实现思路

[0004]为解决自由活塞内燃发电机作为汽车增程器使用时振动形式特殊、振动强度较高的技术问题，本专利技术提供一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置及方法。
[0005]本专利技术公开了一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置，在自由活塞内燃发电机两端的发动机缸盖与外部机构之间安装有电磁能量回收机构；
[0006]所述电磁能量回收机构包括动子组件和与所述动子组件相配合的定子组件，所述动子组件与所述定子组件之间设有螺旋弹簧；所述动子组件安装在所述发动机缸盖上且所述动子组件上设有永磁体，所述定子组件安装在所述外部机构上且所述定子组件相对应所述永磁体设有线圈；
[0007]所述线圈与自由活塞内燃发电机的控制系统相连，所述控制系统用于控制所述线圈是否通电以及通入的电流大小，基于所述电磁能量回收机构实现振动控制及能量回收。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述自由活塞内燃发电机的基座与外界机构的安装处设有减震材料，所述减震材料与基座组成的被动隔振底座，实现对所述自由活塞内燃发电机的被动隔振。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述隔振材料包括橡胶、软木、超细玻璃棉板、聚氨酯泡沫塑料中的一种。
[0010]作为本专利技术的进一步改进，所述动子组件的运动方向与所述自由活塞内燃发电机的活塞的运动方向一致，一侧的所述发动机缸盖上对称设有两个所述电磁能量回收机构。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，
[0012]所述动子组件呈“T”型结构，所述动子组件的横向安装面通过螺栓安装在所述发动机缸盖上，所述动子组件的竖杆上安装有所述永磁体；
[0013]所述定子组件呈“工”型结构，所述定子组件的竖杆中部设有供所述动子组件插入的导向孔，所述定子组件的一横向安装面通过螺栓安装在所述外部机构上；
[0014]所述螺旋弹簧套在所述动子组件的竖杆上，且一端抵在所述动子组件的横向安装
面、另一端抵在所述定子组件的另一横向安装面。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述外部机构为大刚度支架，所述螺旋弹簧的极限压缩长度大于自由活塞内燃发电机的极限振动幅度。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述自由活塞内燃发电机的能量包括汽油、柴油、重油、氢气、甲烷中的一种。
[0017]本专利技术还公开了一种基于上述装置的主动振动控制方法，包括：
[0018]在所述自由活塞内燃发电机启动阶段的低频共振区，所述控制系统采集发电机的运行状态，经过处理得到应当施加在所述线圈上的电流，并将计算后的电流大小通入所述线圈中；同时，所述控制系统根据反馈的运行状态实时调整电流大小，从而在电磁能量回收机构内产生一定的阻尼力，实现在启动阶段起到主动隔振作用。
[0019]本专利技术还公开了一种基于上述装置的被动振动控制方法，包括：
[0020]在自由活塞内燃发电机的基座与外界机构的安装处设有减震材料，通过所述减震材料与基座组成的被动隔振底座，实现对所述自由活塞内燃发电机的被动隔振。
[0021]本专利技术还公开了一种基于上述装置的主动振动控制方法，包括：
[0022]在自由活塞内燃发电机进入稳定发电阶段后，撤去施加在电磁能量回收机构的电流，系统由于燃烧及动子组件运动导致的结构振动使得电磁能量回收机构内发生线圈切割磁感线进行发电，从而实现能量回收功能。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]本专利技术在系统启动阶段，通过分析系统运行特性，对电磁能量回收机构施加对应大小的电流，实现主动隔振的效果；
[0025]本专利技术在在系统实现冷启动后的稳定发电阶段，撤去施加在能量回收装置中的电流，利用系统运行过程中由于燃烧导致的机体振动，安装在缸盖的电磁能量回收机构实现系统振动能量的回收与利用，提高系统能量利用率；
[0026]本专利技术在基座与外界连接处添加隔振材料实现整机的被动隔振；
[0027]本专利技术能够解决自由活塞内燃发电机在作为汽车增程器使用时的振动强度过大的问题，并且在一定程度上提高了系统的能量转换效率。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一种实施例公开的自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置的结构示意图；
[0029]图2为图1中电磁能量回收机构的结构示意图。
[0030]图中：
[0031]1‑
发动机缸盖，2
‑
发动机缸体，3
‑
活塞，4
‑
喷油器，5
‑
控制系统，6
‑
进气管，7
‑
扫气口，8
‑
排气口，9
‑
连杆，10
‑
电机外部负载，11
‑
直线电机动子，12
‑
直线电机定子，13
‑
减震材料，14
‑
基座，15
‑
电磁能量回收机构，16
‑
大刚度支架；
[0032]201
‑
连接螺栓，202
‑
动子组件，203
‑
螺旋弹簧，204
‑
定子组件，205
‑
永磁体，206
‑
线圈。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：
[0035]如图1所示，本专利技术提供一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置，其中，
[0036]本专利技术的自由活塞内燃发电机包括：发动机缸盖1、发动机缸体2、活塞3、喷油器4、控制系统5、进气管6、扫气口7、排气口8、连杆9、电机外部负载10、直线电机动子11、直线电机定子12和基座14；其中，两端的发动机缸盖1对应安装在发动机缸体2上，发动机缸体2装有活塞3，两端的活塞3通过连杆9与直线电机动子11相连，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由活塞内燃发电机的振动控制及能量回收装置，其特征在于，在自由活塞内燃发电机两端的发动机缸盖与外部机构之间安装有电磁能量回收机构；所述电磁能量回收机构包括动子组件和与所述动子组件相配合的定子组件，所述动子组件与所述定子组件之间设有螺旋弹簧；所述动子组件安装在所述发动机缸盖上且所述动子组件上设有永磁体，所述定子组件安装在所述外部机构上且所述定子组件相对应所述永磁体设有线圈；所述线圈与自由活塞内燃发电机的控制系统相连，所述控制系统用于控制所述线圈是否通电以及通入的电流大小，基于所述电磁能量回收机构实现振动控制及能量回收。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述自由活塞内燃发电机的基座与外界机构的安装处设有减震材料，所述减震材料与基座组成的被动隔振底座，实现对所述自由活塞内燃发电机的被动隔振。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述隔振材料包括橡胶、软木、超细玻璃棉板、聚氨酯泡沫塑料中的一种。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述动子组件的运动方向与所述自由活塞内燃发电机的活塞的运动方向一致，一侧的所述发动机缸盖上对称设有两个所述电磁能量回收机构。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述动子组件呈“T”型结构，所述动子组件的横向安装面通过螺栓安装在所述发动机缸盖上，所述动子组件的竖杆上安装有所述永磁体；所述定子组件呈“工”型结构，所述定子组件的竖杆中部设有供所述动子组件插入的导向孔，所述定子组件的一横向安装面通过螺栓安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾博儒，张志远，冯慧华，左正兴，李健，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：