CN209959355U - 一种往复式活塞发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种往复式活塞发电机，包括2个并排设置的气缸、分别贯穿设置于气缸内的活塞杆；所述活塞杆中部安装有与气缸相匹配的磁铁，所述活塞杆的两端分别通过连杆相连，使2根活塞杆带动磁铁在2个气缸内同步地往复切割磁感线；所述气缸表面缠绕有线圈，所述气缸两侧形成有点火器孔及进排气孔，点火器孔与点火器相连接，进排气孔通过三向阀门与进气回路、排气回路相连。本实用新型通过将活塞安装在移动副上，相对线圈可沿直线往复运动，两磁铁随着燃油在两个气缸的轮流四冲程燃烧做功而往复运动，经电磁感应效应，线圈产生电能。

Description

一种往复式活塞发电机

技术领域

本实用新型属于发电机技术领域，具体涉及一种往复式活塞发电机。

背景技术

传统的汽油发电机多采用曲柄连杆机构，首先通过燃气驱动活塞直线往复运动，活塞经连杆带动曲轴转动，曲轴再连接旋转式发电机产生电能。

当活塞在气缸中往复运动时，因曲柄角度不固定，连杆对活塞的力方向一般不与活塞直线运动的方向共线。因此，连杆对活塞的接触力会有垂直于气缸轴线的分力。该分力会经过活塞、活塞环传递到汽缸壁上，随着活塞相对气缸的往复运动，将会造成活塞环的快速磨损和机械效率的下降。在上述过程中，活塞的运动原本是直线往复运动，为了适应旋转式发电机，增加了曲柄、连杆等零件用于传动。在传动过程中，进一步损失了能量。

为了解决上述问题，目前常见的主流改进思路是换装摩擦系数更小的活塞环、润滑油，以及优化活塞的静平衡、动平衡性能。但减小摩擦系数的解决方法只能缓解上述问题，无法从原理上避免效率的降低。而活塞的静平衡、动平衡改善后，虽能解决一定转速下的磨损，但当内燃机转速改变时，磨损现象依然会继续出现。而且，曲柄、连杆等零件的运动和转向摩擦也会进一步加剧能量的浪费。

因此，需要一种使活塞可以在气缸中沿直线往复运动，通过直线发电装置将燃气的机械能转化为电能，且在此过程中避免活塞与气缸直接接触，用于消除活塞摩擦造成的磨损和相应的能量浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种往复式活塞发电机，该发电机利用两个往复式活塞的同步工作，结合磁铁线圈构成的直线发电机构，经四冲程式的燃料燃烧，使线圈输出交流电。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种往复式活塞发电机，包括2个并排设置的气缸、分别贯穿设置于气缸内的活塞杆；

所述活塞杆中部安装有与气缸相匹配的磁铁(磁铁呈圆饼状，其外径与截面同为圆形的气缸内径相等，磁铁将气缸的内腔分隔成2个独立的腔室)，所述活塞杆的两端分别通过连杆相连，使2根活塞杆带动磁铁在2个气缸内同步地往复切割磁感线；

所述气缸表面缠绕有线圈，所述气缸两侧形成有点火器孔及进排气孔，点火器孔与点火器相连接，进排气孔通过三向阀门与进气回路、排气回路相连。

在上述技术方案中，所述气缸包括气缸筒、气缸盖和活塞杆轴承，所述气缸盖安装于气缸筒的两侧，所述活塞杆轴承安装于气缸盖上，用于对活塞杆进行限位。

在上述技术方案中，所述气缸筒与气缸盖通过在耳轴或气缸盖上的螺纹孔安装螺栓连接固定。

在上述技术方案中，在每个所述气缸外壁上安装有2个法兰，在所述并排设置的气缸的两侧分别安装有1个盖板，在法兰与盖板之间通过连接柱及螺栓连接固定，通过盖板将2气缸之间的位置进行固定。

在上述技术方案中，所述点火器孔的位置位于气缸外壁位于法兰与盖板之间。

在上述技术方案中，所述磁铁呈圆环状，其外径与截面同为圆形的气缸内径相等，通过套在轴环上进行安装。

在上述技术方案中，所述点火器可采用火花塞等生成瞬时高温的零件，生成的高温温度需大于压缩工况下的燃料、空气燃点。

在上述技术方案中，所述的进气回路连接燃料供应管路和空气管路，并可在管路汇合处混合燃料和空气。

在上述技术方案中，所述三向阀门随冲程变化切换进气回路与进排气口连接状态，同时切换排气回路与进排气口连接状态。

本实用新型的优点和有益效果为：本实用新型通过将活塞安装在移动副上，相对线圈可沿直线往复运动，两磁铁随着燃油在两个气缸的轮流四冲程燃烧做功而往复运动，经电磁感应效应，线圈产生电能。本专利可实施的形式包括但不限于：(1)设备可用于为用电设备提供持续的，旋转型的交流电输出(2)设备可直接利用活塞杆零件的往复工作原理，为机械设备提供直线往复式动力输出，如驱动震动设备等。(3)将本设备的气缸数机械性增加、减少后，实现上述两种实施效果。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图2为单个气缸结构示意图。

图3为法兰线圈结构示意图。

图4为气缸局部结构示意图一。

图5为气缸局部结构示意图二。

图6为气缸盖局部结构示意图。

图7为活塞杆局部结构示意图一。

图8为活塞杆局部结构示意图二。

图9为本实用新型整体剖视结构示意图一。

图10为本实用新型整体剖视结构示意图二。

图11为本实用新型运行流程图。

其中：1为活塞杆轴承，2为盖板，3为连接柱，4为线圈，5为点火器，6为活塞杆，6-1为圆螺母，6-2为轴环，6-3为螺栓孔，7为连杆，8为法兰，8-1为螺栓孔，9为气缸，9-1为气缸耳轴，9-2为气缸耳轴孔，9-3为点火器安装平面，9-4为点火器孔，9-5为进排气孔，9-6为气缸螺纹孔，9-7为气缸活塞杆孔，10为气缸盖，10-1为气缸盖耳轴孔，10-2为气缸盖耳轴，10-3为气缸盖螺纹孔，10-4为气缸盖活塞杆孔，11为磁铁。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

如图1-图10所示，一种往复式活塞发电机，包括2个并排设置的气缸9、分别贯穿设置于气缸内的活塞杆6；

所述气缸包括气缸筒、气缸盖10和活塞杆轴承1，所述气缸盖安装于气缸筒的两侧，所述活塞杆轴承安装于气缸盖上，用于对活塞杆进行限位。所述活塞杆中部安装有与气缸相匹配的磁铁(磁铁呈圆饼状，其外径与截面同为圆形的气缸内径相等，磁铁将气缸的内腔分隔成2个独立的腔室)，所述活塞杆的两端分别通过连杆相连，使2根活塞杆带动磁铁在2个气缸内同步地往复切割磁感线；所述气缸表面缠绕有线圈4，所述气缸两侧形成有点火器孔9-4及进排气孔9-5，点火器孔与点火器5相连接，进排气孔通过三向阀门与进气回路、排气回路相连。

所述气缸筒与气缸盖之间的连接：

(1)在气缸耳轴9-1与的气缸盖耳轴10-2之间安装螺栓连接固定。

(2)在气缸螺纹孔9-6与气缸盖螺纹孔10-3之间安装螺栓连接固定。

气缸盖在实施时，可以采用单独安装于一侧(另一侧密封)，或者两侧均安装。

所述活塞杆上磁铁的安装：

所述活塞杆6中部形成有6-2轴环，将磁铁11安装于轴环上，再通过圆螺母6-1旋紧固定。

在每个所述气缸外壁上安装有2个法兰，在所述并排设置的气缸的两侧分别安装有1个盖板，在法兰与盖板之间通过连接柱及螺栓连接固定，通过盖板将2气缸之间的位置进行固定。

所述点火器孔的位置位于气缸外壁位于法兰与盖板之间。所述点火器孔与进排气孔的位置为相对设置。所述磁铁呈圆饼状，其外径与截面同为圆形的气缸内径相等。所述点火器可采用火花塞等生成瞬时高温的零件，生成的高温温度需大于压缩工况下的燃料、空气燃点。所述三向阀门随冲程变化切换进气回路与进排气口连接状态，同时切换排气回路与进排气口连接状态。

实施例2

剖视线圈、气缸、盖板、气缸盖、活塞杆承后的本实用新型如图9，图10所示，两个磁铁将两个气缸分别分为四个半气缸，分别称图中的四个半气缸为：第一半缸、第二半缸、第三半缸和第四半缸；图9中，磁铁位于左下极限位，即第一半缸和第二半缸处于最小容积状态，第三半缸和第四半缸处于最大体积状态。在第一半缸中，位于第一半缸的燃料、空气混合气被活塞压缩至更小体积，处于内燃机燃烧四冲程中的压缩冲程。在第四半缸中，位于第四半缸的燃料、空气混合气经点火器通过点火器孔点燃，处于内燃机燃烧四冲程中的做功冲程。在第二半缸中，上一冲程燃烧后的废气被活塞挤出进排气孔，处于内燃机燃烧四冲程中的排气冲程。在第三半缸中，上一冲程排光废气后从进排气孔吸入新的燃料、空气混合气，处于内燃机燃烧四冲程中的吸气冲程。

当一个冲程结束后，下一冲程开始，如图10中，磁铁位于右上极限位，即第一半缸和第二半缸处于最大容积状态，第三半缸和第四半缸处于最小容积状态。在第一半缸中，燃料、空气混合气经点火器通过点火器孔点燃，处于内燃机燃烧四冲程中的做功冲程。在第四半缸中，上一冲程燃烧后的废气被活塞挤出进排气孔，处于内燃机燃烧四冲程中的排气冲程。在第二半缸中，上一冲程排光废气后从进排气孔吸入新的燃料、空气混合气，处于内燃机燃烧四冲程中的吸气冲程。在第三半缸中，位于第三半缸的燃料、空气混合气被活塞压缩至更小体积，处于内燃机燃烧四冲程中的压缩冲程。

上述冲程结束后，零件状态恢复成图9状态，基于类似原理，第一半缸进入排气冲程，第四半缸进入吸气冲程，第二半缸进入压缩冲程，第三半缸进入做功冲程。

上述冲程结束后，零件状态恢复成图10状态，基于类似原理，第一半缸进入吸气冲程，第四半缸进入压缩冲程，第二半缸进入做功冲程，第三半缸进入排气冲程。

上述冲程结束后，零件状态恢复成图9，且和冲程状态与图9第一轮冲程相同，将继续从图8的状态重新开始，循环工作。

图11将上述各气缸的冲程运行状态进行了总结概括，各半缸依次进行吸气、压缩、做功、排气的转换，点火器及三向阀门在冲程转换过程中配合完成。

实施例3

本实用新型通过将活塞安装在移动副上，相对线圈可沿直线往复运动，两磁铁随着燃油在两个气缸的轮流四冲程燃烧做功而往复运动，经电磁感应效应，线圈产生电能。本专利可实施的形式包括但不限于：(1)设备可用于为用电设备提供持续的，旋转型的交流电输出(2)设备可直接利用活塞杆零件的往复工作原理，为机械设备提供直线往复式动力输出，如驱动震动设备等。(3)将本设备的气缸数机械性增加、减少后，实现上述两种实施效果。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种往复式活塞发电机，其特征在于：包括2个并排设置的气缸、分别贯穿设置于气缸内的活塞杆；

所述活塞杆中部安装有与气缸相匹配的磁铁，所述活塞杆的两端分别通过连杆相连，使2根活塞杆带动磁铁在2个气缸内同步地往复切割磁感线；

所述气缸表面缠绕有线圈，所述气缸两侧形成有点火器孔及进排气孔，点火器孔与点火器相连接，进排气孔通过三向阀门与进气回路、排气回路相连。

2.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述气缸包括气缸筒、气缸盖和活塞杆轴承，所述气缸盖安装于气缸筒的两侧，所述活塞杆轴承安装于气缸盖上，用于对活塞杆进行限位。

3.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述气缸筒与气缸盖通过在耳轴或气缸盖上的螺纹孔安装螺栓连接固定。

4.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：在每个所述气缸外壁上安装有2个法兰，在所述并排设置的气缸的两侧分别安装有1个盖板，在法兰与盖板之间通过连接柱及螺栓连接固定，通过盖板将2气缸之间的位置进行固定。

5.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述点火器孔的位置位于气缸外壁位于法兰与盖板之间。

6.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述磁铁呈圆环状，其外径与截面同为圆形的气缸内径相等，通过套在轴环上进行安装。

7.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述点火器可采用火花塞等生成瞬时高温的零件，生成的高温温度大于压缩工况下的燃料、空气燃点。

8.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述的进气回路连接燃料供应管路和空气管路，并在管路汇合处混合燃料和空气。

9.根据权利要求1所述的一种往复式活塞发电机，其特征在于：所述三向阀门随冲程变化切换进气回路与进排气口连接状态，以及切换排气回路与进排气口连接状态。

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