[实用新型]自由活塞式内燃直线发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，特别是涉及一种自由活塞式内燃直线发电机。

背景技术

自由活塞式内燃直线发电系统由自由活塞式内燃机与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。该装置机械结构上省略了将活塞的往复运动转化为旋转运动的曲柄连杆机构和机械飞轮，直接利用燃烧室活塞的往复运动驱动直线电机发电，将燃料燃烧产生的热能直接转化为电能输出，提高了机械效率，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，并且几乎无排放(NO_X<10^×10-6)。

目前主要存在的自由活塞式内燃机有单缸二冲程、单缸四冲程以及单缸双活塞三种结构形式。单缸二冲程/四冲程内燃机一般安装于发电机的一端，另一端采用相同的内燃机或采用储能回复装置。由于内燃机点火造成的单向冲击较大，易引起系统产生振动。目前储能回复装置主要有气体弹簧和机械弹簧两种形式。气体弹簧形式需要对气室进行控制，增加了系统的难度。机械弹簧受寿命的限制，无法长期使用。德国DLR实验室和美国圣地亚实验室等提出一种中置双活塞内燃直线发电机结构，该结构通过双活塞工作，有效地降低了系统的振动，采用两级发电机，在系统回复过程中采用电动过程辅助，减少了由于内燃机压缩弹性回复装置引起的发热，提高了系统能量的利用率，但是由于仍需要弹性回复装置，实际应用受到了限制。

上述结构中，由于弹性回复装置的存在，在储能过程中引起能量消耗，能量利用率较低，发电机动子质量大，切割磁力线面积小，导致能量密度较低，不能充分利用自由活塞式内燃机的优点。

实用新型内容

鉴于现有技术的现状，本实用新型的目的在于提供一种自由活塞式内燃直线发电机，提高了能量密度，减小了振动噪声，提高了能量利用率。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自由活塞式内燃直线发电机，包括直线发电机和两个内燃机，两个所述内燃机相对于所述直线发电机对称设置；

每个所述内燃机均包括燃烧室以及设置在所述燃烧室内的内活塞和外活塞，所述内活塞和所述外活塞与所述燃烧室的周壁形成密闭的空腔，且能够在所述燃烧室内做往复运动；

所述直线发电机包括定子、内动子和外动子，所述内动子的两端分别连接至两个所述内燃机的内活塞，所述外动子的两端分别连接至两个所述内燃机的外活塞；

两个所述内燃机交替点火，使得所述内活塞带动所述内动子沿所述定子做往复运动，切割所述定子的磁力线发电；所述外活塞带动所述外动子沿所述定子做往复运动，切割所述定子的磁力线发电，且所述外动子与所述内动子的运动方向相反。

在其中一个实施例中，所述内动子的长度小于所述定子的长度，所述外动子的长度小于所述定子的长度；

所述内动子和所述外动子的运动行程均小于所述燃烧室的有效长度的1/2。

在其中一个实施例中，所述定子的数量为两个，分别为第一定子和第二定子；

所述内动子置于所述第一定子和所述第二定子之间，且所述第一定子和所述第二定子相对于所述内动子对称设置；所述外动子置于所述第一定子和/或所述第二定子的外侧。

在其中一个实施例中，所述外动子的数量为两个，分别为第一外动子和第二外动子；

所述第一外动子垂直于所述第一定子的磁力线方向放置在所述第一定子的外侧，所述第一外动子切割所述第一定子的磁力线发电；所述第二外动子垂直于所述第二定子的磁力线方向放置在所述第二定子的外侧，所述第二外动子切割所述第二定子的磁力线发电。

在其中一个实施例中，所述第一外动子的运动轴线、所述第二外动子的运动轴线和所述内动子的运动轴线相互平行，且所述第一外动子的运动轴线、所述第二外动子的运动轴线和所述内动子的运动轴线中的任意两条所构成平面的法向方向与重力方向相同或相反。

在其中一个实施例中，还包括第一导轨，所述第一导轨上设置有与所述第一导轨滑动连接的第一滑块；

所述第一定子的内侧和所述第二定子的内侧均设置有所述第一导轨，两个所述第一导轨上的所述第一滑块均与所述内动子连接。

在其中一个实施例中，还包括第二导轨和第三导轨；

所述第二导轨设置在所述第一定子的外侧，所述第二导轨上设置有与所述第二导轨滑动连接的第二滑块，所述第二滑块与所述第一外动子连接；