[发明专利]一种自由活塞直线发电机功率提高装置

说明书

本发明公开了弹簧一种自由活塞直线发电机功率提高装置，包括动力部件，动力部件包括气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、安装在气缸体上的喷油器、设在气缸体内的活塞、连接在活塞上的活塞杆；还包括定子部件、动子部件，定子部件包括发电机定子，动子部件包括发电机动子、动子芯轴、弹簧，发电机动子配合发电机定子，动子芯轴连接发电机动子，动子芯轴连接活塞杆，弹簧一端连接发电机定子，弹簧另一端连接活塞杆。弹簧一端连接在发电机定子，保证位置固定，另一端连接活塞杆，跟随活塞杆的移动而伸缩，达到蓄能的作用，通过计算模拟得到相应弹簧的刚度，可以得到提供相应频率的弹簧，这样就可以使自由活塞直线发电机达到较高的频率，可以充分发挥其优势。

技术领域

本发明涉及新能源汽车增程器技术领域，具体地说是一种自由活塞直线发电机功率提高装置。

背景技术

目前，常见的自由活塞直线发电机(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。单活塞式结构简单，容易控制，但存在不平衡问题，且需要回位装置；对置式平衡性好，但需要同步机构和返回装置；背置式具有较高的能量密度和较高的热效率。

尽管FPLG的热效率比传统发动机要高，但由于缺少飞轮储存能量，导致FPLG的工作频率很低。例如德国航空航天中心开发的一台样机，工作频率仅为21Hz，纽卡斯尔大学研究的PFLG样机工作频率也只有33Hz左右。而频率对提高发电机输出功率有重要影响。德国航空航天中心开发的样机，工作频率为21Hz时，其输出功率为10kW，而若提高发动机工作频率到50Hz，功率输出可达25kW。再如，活塞有效行程为39.8mm、缸径为40mm、发动机排量为49.9ml的单缸二冲程发动机，在工作频率约为125Hz时，最大输出功率可达3.0kW，但工作频率约为40Hz时，其输出功率不足1.1kW。可见，在相同的活塞行程、气缸容积等参数下，提高FPLG工作频率可大大提高电机输出功率。

目前已有的背置式为发电机芯轴两端均设置发动机(如附图2)，一般选用二冲程发动机对称设置，但是由于没有蓄能结构，导致工作频率较低，进而导致发电机输出功率低，使得FPLG的优势得到不发挥。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种自由活塞直线发电机功率提高装置，弹簧一端连接在发电机定子，保证位置固定，另一端连接活塞杆，跟随活塞杆的移动而伸缩，达到蓄能的作用，通过计算模拟得到相应弹簧的刚度，可以得到提供相应频率的弹簧，这样就可以使自由活塞直线发电机达到较高的频率，可以充分发挥其优势。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种自由活塞直线发电机功率提高装置，包括动力部件，动力部件包括气缸体、缸盖、安装在缸盖上的火花塞、安装在气缸体上的喷油器、设在气缸体内的活塞、连接在活塞上的活塞杆；

还包括定子部件、动子部件，定子部件包括发电机定子，动子部件包括发电机动子、动子芯轴、弹簧，发电机动子配合发电机定子，动子芯轴连接发电机动子，动子芯轴连接活塞杆，弹簧一端连接发电机定子，弹簧另一端连接活塞杆。

所述定子部件还包括弹簧室，发电机定子两端均设有发电机端盖，弹簧室安装在动力部件和发电机端盖之间，弹簧另一端连接在发电机端盖外侧，发电机定子两侧对称设有弹簧室、弹簧；

活塞杆穿过弹簧室，动子芯轴和活塞杆连接位置设有弹簧座圈Ⅰ，弹簧另一端连接在弹簧座圈Ⅰ上。

所述活塞杆端部开有销孔，活塞杆通过销轴连接弹簧座圈Ⅰ，活塞杆通过弹簧座圈Ⅰ驱动连接动子芯轴，动子芯轴通过轴承配合发电机端盖。

所述弹簧刚度选择计算公式为：

式中，k_t为本发明频率计功率提升装置的刚度；

f(Hz)：为发动机工作频率，为设计目标值；