四缸自由活塞发电机制造技术

本发明专利技术公开了四缸自由活塞发电机，它包括环形机壳、包含磁铁骨架的活塞滑动轴，活塞滑动轴设在环形机壳中，环形机壳中环形等间隔固定有隔板，环形机壳内表面向外顺序设有定子线圈绕组、光滑耐磨硬质绝缘层；定子线圈绕组之间在外部串联或并联连接负载形成闭合电路；磁铁骨架端面与隔板之间形成燃烧室和与大气相连的环形机油雾化室，燃烧室连通有排气门、进气门、火花塞；活塞滑动轴密封活动穿过隔板；活塞滑动轴与环形机壳共轴心，活塞滑动轴上环形等间隔设有磁铁骨架，磁铁骨架上磁铁安置槽固定有永久磁铁。本发明专利技术更易实现“HCCI”，结构合理，容易生产制造和维修；漏磁较少，有利于减小摩擦力，能使自由活塞整体做耗能较少的准简谐振动。振动。振动。

【技术实现步骤摘要】
四缸自由活塞发电机


[0001]本专利技术涉及一种发电机，具体地说是一种通过四缸自由活塞内燃机与发电机直接整合的内燃机式发电机。自由活塞上安置有永久磁铁为动子，其起到类似转子的作用，在定子线圈中来回往复运动；按照法拉第电磁感应定律，在定子线圈中必产生交变的感应电动势，从而形成四缸自由活塞内燃机交流发电机。

技术介绍

[0002]自由活塞式发电机作为一种新型的发电装置，近年来得到了国内外汽车行业的广泛关注。究其原因，是能量转化效率高；整个系统效率可达传统内燃机的2~3倍，其中电动机将电能转化成机械能的效率可以达到90%左右。目前自由活塞发电机，可分为单活塞式、双活塞式和对置活塞式，包含1到2个燃烧室；该装置由自由活塞式内燃机与直线发电机直接整合，燃烧室膨胀做功，气体弹簧储能后回复，带动直线发电机往复运动发电。因为省却曲柄连杆和机械飞轮等传动装置，将活塞连杆与直线发电机动子直接相连，机械效率得到提高；由于取消了曲柄连杆机构的物理约束，以及直线电机发电状态和电动位置控制状态的切换，使得增大压缩比提高燃烧效率成为可能，并能在不改变内燃机结构的情况下调节压缩比以适应汽油、柴油、天然气、甲烷、氢气等多种燃料；而高压缩比均质充量压缩点火（HCCI）的燃烧方式，使得燃料的燃烧效率很高，整个系统效率可达传统内燃机的2~3倍，并且几乎无氮氧化物排放。
[0003]例如：丰田正在研发的一款自由活塞线性发电机(FPEG)，该发电机采用了两冲程内燃机的燃烧室的结构，并采用缸内直喷的供油方式。活塞的外部安装有永磁铁作为磁场，其作用相当于动子；气缸壁内部装有导体线圈，相当于定子。在发电机工作时，燃油在燃烧室中燃烧膨胀推动活塞做功，磁铁与线圈产生相对运动，线圈切割磁铁产生的磁感线从而产生电流。
[0004]目前的自由活塞发电机主要存在以下不足：1、活塞和燃烧室的结构较复杂，2、动平衡不好，3、功率小，4、费机油，5、容易串气，6、漏磁较大。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中发电机所存在的问题，本专利技术提出了一种四缸自由活塞永磁动子在定子线圈中作来回往复运动，实现热力学奥托循环，完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程的四缸自由活塞发电机。在发电机工作时，燃油在燃烧室中燃烧膨胀推动活塞做功，磁铁与线圈产生相对运动，线圈切割磁铁产生的磁感线从而产生电流。
[0006]本专利技术要解决技术问题所采取的技术方案是：四缸自由活塞发电机，它包括环形机壳、包含磁铁骨架的活塞滑动轴，活塞滑动轴设置在环形机壳中，所述环形机壳腔中环形等间隔固定有四个隔板；环形机壳内表面向外顺序设置有环氧树脂浸油灌封的定子线圈绕组、光滑耐磨硬质绝缘层；四个定子线圈绕组之间在外部根据电路需要可以串联或并联连接负载形成闭合电路；自由活塞磁铁骨架端面与隔板之间形成四个密闭的燃烧室和四个与
大气相连的环形机油雾化室；四个密闭的燃烧室从竖直中心线左上角开始，按逆时针方向依次命名为A号燃烧室、B号燃烧室、C号燃烧室、D号燃烧室；所述燃烧室连通有排气门、进气门、火花塞；活塞滑动轴能密封活动穿过所述油、气密封的隔板；整个活塞滑动轴与环形机壳共轴心，活塞滑动轴上环形等间隔设置有四个磁铁骨架，磁铁骨架上磁铁安置槽固定有永久磁铁成为一运动整体；当发电机工作时，燃气在燃烧室中燃烧膨胀推动活塞做功，所述每个燃烧室分别周期性完成做功、排气、吸气、压缩四个冲程，活塞滑动轴与磁铁骨架内的永久磁铁整体运动，永久磁铁在相邻隔板间腔室进行顺时针或逆时针旋转，与定子线圈绕组产生相对运动，闭合线圈切割永久磁铁产生的磁感线从而产生交流电流。
[0007]进一步地，所述光滑耐磨硬质绝缘层采用钢化玻璃。
[0008]本专利技术有益效果：与现有技术相比：1、同样的输出功率比较，体积小，燃气热力学循环过程容易满足达平衡态豫驰时间，更容易实现“HCCI”，可靠，完整，结构合理，容易生产制造和维修。2、磁感线沿环形分布，漏磁较少，磁能最大程度得到利用，动子（永久磁铁）与定子（定子线圈绕组）之间受力均匀形成磁悬浮，有利于减小摩擦力，从而提高效率，3、每次做功，有1个压缩过程反向作用的空气弹簧、1个吸气过程反向作用的阻力、1个排气过程反向作用的阻力，以及相应的反向作用的摩擦力，加上四个气缸的动子和定子按楞次定律受到的反向电磁作用力，无需刻意单独设置空气弹簧以及复杂的配套机构，就能使该自由活塞整体做耗能较少的准简谐振动。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的结构示意图，图2为图1的A
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A剖视结构示意图，图3为发电机机壳中A、B、C、D燃烧室分别处于吸气、做功、排气、压缩状态的结构示意图，图4为发电机机壳中A、B、C、D燃烧室分别处于压缩、排气、吸气、做功状态的结构示意图，图5为发电机机壳中A、B、C、D燃烧室分别处于做功、吸气、压缩、排气状态的结构示意图，图6为发电机机壳中A、B、C、D燃烧室分别处于排气、压缩、做功、吸气状态的结构示意图。
[0010]在图中，1、环形机壳2、磁铁骨架3、隔板4、进气门5、火花塞6、排气门7、燃烧室8、永久磁铁9、磁铁安置槽10、光滑耐磨硬质绝缘层11、定子线圈绕组12、活塞滑动轴13、机油喷口14、环形机油雾化室A、A号燃烧室B、B号燃烧室C、C号燃烧室D、D号燃烧室。
具体实施方式
[0011]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来进一步详细阐述本专利技术。
[0012]如图所示，所述四缸自由活塞发电机，它包括环形机壳1（所述环形机壳为中空管首尾对接形成环形状，如图1、2所示）、活塞滑动轴12；环形机壳内表面顺序设置有绝缘层
（材质优选为环氧树脂）、定子线圈绕组11、光滑耐磨硬质绝缘层10（材质优选为钢化玻璃），各气缸定子线圈绕组之间在外部串联或并联连接负载形成闭合电路；所述环形机壳腔中环形等间隔固定有四个隔板3，磁铁骨架端面与隔板之间形成四个密闭的燃烧室7和四个与大气相连通的环形机油雾化室14（连接有机油喷口13），四个密闭的燃烧室按逆时针方向依次命名为A号燃烧室A、B号燃烧室B、C号燃烧室C、D号燃烧室D；所述燃烧室连通有排气门6、进气门4、火花塞5；活塞滑动轴12能活动穿过所述油、气密封的隔板3，同时磁铁骨架2上两端与光滑耐磨硬质绝缘层10油气密封，整个活塞滑动轴与环形机壳共轴心，活塞滑动轴上环形等间隔设置有四个磁铁骨架2；所述图3竖直中心线左边的磁铁骨架右端环形平面与其右隔板左平面组成一个环形燃烧室，中心线左边共有2个环形燃烧室；所述图3竖直中心线左边的磁铁骨架左端环形平面与其左隔板右平面组成一个环形机油雾化室，中心线左边共有2个环形机油雾化室。所述图3竖直中心线右边的磁铁骨架左端环形平面与其左隔板右平面组成一个环形燃烧室，中心线右边共有2个环形燃烧室；所述图3竖直中心线右边的磁铁骨架右端环形平面与其右隔板左平面组成一个环形机油雾化室，中心线右边共有2个环形机油雾化室；左右结构完全对称于竖直中心线。磁铁骨架上磁铁安置槽9固定有永久磁铁8，当发电机工作时，燃油在燃烧室中燃烧膨胀推动活塞滑动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 四缸自由活塞发电机，其特征在于：它包括环形机壳（1）、包含磁铁骨架的活塞滑动轴（12），活塞滑动轴设置在环形机壳中，环形机壳内表面向外顺序设置有环氧树脂浸油灌封的定子线圈绕组（11）、光滑耐磨硬质绝缘层（10）；各定子线圈绕组之间在外部串联或并联连接负载形成闭合电路；所述环形机壳腔中环形等间隔固定有四个隔板（3），磁铁骨架端面与隔板之间形成四个密闭的燃烧室和四个与大气相连的环形机油雾化室（14）；四个密闭的燃烧室按逆时针方向依次为A号燃烧室（A）、B号燃烧室（B）、C号燃烧室（C）、D号燃烧室（D）；所述燃烧室连通有排气门（6）、进气门（4）、火花塞（5）；活塞滑动轴（12）...

【专利技术属性】
技术研发人员：许彪，赖国强，翁慧，谭兴发，邹长涛，刘博龙，王斌，
申请(专利权)人：萍乡学院，
类型：发明
国别省市：