一种自平衡自由活塞内燃发电机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103573407103573407A(43)申请公布日2014.02.12(21)申请号201310516321.2(22)申请日2013.10.28(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人左正兴李延骁袁晨恒冯慧华李林可(51)Int.Cl.F02B71/04(2006.01)F02B73/00(2006.01)F02B75/18(2006.01)F02B75/32(2006.01)F02B75/28(2006.01)H02K7/18(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种自平衡自由活塞内燃发电机(57)摘要本发明涉及一种自平衡自由活塞内燃发电机，属于能源动力领域。包括自由活塞内燃机、换向齿轮、直线发电机。两活塞通过齿条连杆固连形成活塞组件；直线发电机的发电机动子与自由活塞内燃机中的活塞组件垂直；齿条连杆远离电机定子线圈的一侧布置有换向齿轮；齿条连杆上的齿条与换向齿轮相啮合；换向齿轮同时也与发电机动子上的齿条相啮合；通过换向齿轮将齿条连杆与发电机动子活动连接；通过两组换向齿轮将两个直线发电机、两个自由活塞内燃机相连接组成自平衡自由活塞内燃发电机；该机构通过换向齿轮实现了两活塞组件之间同步运动，平衡了活塞组件与发电机动子的往复惯性力与力矩，消除了系统的振动。CN103573407ACN103574ACN103573407A权利要求书1/1页1.一种自平衡的自由活塞内燃直线发电机，包括自由活塞内燃机、直线发电机；其特征在于：还包括换向齿轮（8）；连接关系：气缸（5）开设有喷油器（2）、排气门（3）与进气门（4）；排气门（3）与进气门（4）与进排气控制器（1）连接；气缸（5）内设有活塞（6）；两活塞（6）通过齿条连杆（7）固连形成活塞（6）组件；直线发电机的发电机动子（9）与自由活塞内燃机中的活塞（6）组件垂直；齿条连杆（7）远离电机定子线圈的一侧布置有换向齿轮（8）；齿条连杆（7）上的齿条与换向齿轮（8）相啮合；换向齿轮（8）同时也与发电机动子（9）上的齿条相啮合；通过换向齿轮（8）将齿条连杆（7）与发电机动子（9）活动连接；通过两组换向齿轮（8）将两个直线发电机、两个自由活塞内燃机相连接组成自平衡自由活塞内燃发电机。2.如权利要求1所述的一种自平衡的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于：自由活塞内燃机包括：进排气控制器（1）、喷油器（2）、排气门（3）、进气门（4）、气缸（5）、活塞（6）、齿条连杆（7）。3.如权利要求1所述的一种自平衡的自由活塞内燃直线发电机，其特征在于：直线发电机包括发电机定子线圈（10）和发电机动子（9）。2CN103573407A说明书1/3页一种自平衡自由活塞内燃发电机技术领域[0001]本发明涉及一种能源动力工程机械装置，具体涉及一种自平衡自由活塞内燃发电机，属于能源动力领域。背景技术[0002]近年来，人们一直在致力于寻求一种能量转换效率高，振动噪声小的活塞式内燃发电机，其中，自由活塞式内燃直线发电装置是自由活塞式内燃发动机和直线发电机耦合之后形成的一种新型能量转换装置，它将自由活塞与直线电机动子直接固连，形成唯一的运动部件——活塞组件。系统运行时，缸内气体燃烧膨胀作功，推动活塞并带动动子运动，继而产生电能，最终通过较短的传递路径将燃料化学能直接转换为电能。它具有众多潜在性能优势，如机械摩擦损失少，结构紧凑体积小，能量传递路径短，燃烧排放质量好等。[0003]然而，由于在自由活塞发电机中,活塞组件为唯一的运动部件，活塞组件在往复运动时其惯性力无法通过其他往复运动质量平衡，从而带来了整个动力系统的振动问题。为使系统平衡,一些研究人员采用多模块并联组合的结构形式,可参见CarterD,WechenerE.Thefreepistonpowerpack:Sustainablepowerforhybridelectricvehicles.SAE2003-01-3277,2003.在这种结构形式中每个模块中包括两个对置的汽缸和一组活塞组件。通过控制各模块中活塞组件的运动使它们的惯性力与力矩相互抵消，但这种方法需要至少4组模块才能同时平衡往复惯性力和力矩,结构复杂且同步控制困难，难以实现产品实用化。发明内容[0004]本发明的目的是为了避免现有自由活塞式内燃直线发电系统活塞组件惯性力不平衡带来整个动力系统的振动问题，从而提出了一种自平衡的自由活塞内燃发电机。[0005]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。[0006]本发明的一种自平衡的自由活塞内燃直线发电机，主要包括自由活塞内燃机、换向齿轮、直线发电机。自