[实用新型]一种自由活塞直线电机的工作模式切换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能源动力工程机械电子装置，具体涉及一种自由活塞直线电机的工作模式切换装置，属于能源动力领域。

背景技术

现有的内燃发电机具有结构复杂、体积较大、热效率低、排放污染物多等缺点。已有的研究表明自由活塞式内燃机和直线电机耦合之后形成的一种新型能量转换装置，即自由活塞直线电机，具有高能量转换效率、高能量密度、结构简单等众多优势，也因此具有极为广阔的应用前景。

自由活塞直线电机的工作模式与传统内燃发电机不同，传统内燃发电机只工作在发电机模式下，而自由活塞直线电机需采用直线电机往复直线运动带动内燃机启动，具有启动过程和稳定运行过程。启动过程需要直线电机工作在电动机模式下，即直线电机的动力线与驱动器相连接；稳定运行过程内燃机燃烧带动直线电机往复运动切割磁感线产生电能输出，又要求直线电机工作在发电机模式下，即直线电机的动力线与负载相连接。这就需要一套可控的模式切换装置在合适的时机实现直线电机两种工作模式的切换，即实现系统启动过程到稳定运行过程的切换。

实用新型内容

本实用新型的目的是为解决自由活塞直线电机从电动机到发电机的模式切换问题，提供一种可以实现自由活塞直线电机工作模式切换的机械电子装置。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。

一种自由活塞直线电机的工作模式切换装置，它包括自由活塞内燃机和三相直线电机，还包括工作模式切换装置。

自由活塞内燃机的气缸壁上布置有温度传感器、压力传感器；

所述工作模式切换装置包括：交流接触器、数字集成电路、熔断器、驱动器、负载，其中交流接触器包括：静铁芯、感应线圈、动铁芯、复位弹簧、常闭触点、常开触点、交流接触器连杆；

连接关系：数字集成电路与温度传感器、压力传感器连接；数字集成电路与缠绕在静铁芯上的感应线圈组成回路；静铁芯对应的动铁芯上固连有交流接触器连杆；动铁芯与复位弹簧固连；交流接触器连杆与常闭触点、常开触点固连；常闭触点一端的触头与驱动器相连，另一端的触头通过熔断器与三相直线电机的动力线相接；常开触点一端的触头与负载相连，另一端的触头通过熔断器与三相直线电机的动力线相接；

工作过程：

1）冷机启动过程：直线电机工作在电动机模式下，铁芯断开，常闭触点闭合，常开触点断开，直线电机与驱动器相连，与负载断开。借助于电机力，动子带动活塞做直线运动，此时内燃机的一侧气缸处于压缩冲程，当活塞运动至上止点时，安装在气缸顶部的喷油器喷射高压燃油，高压燃油被压缩燃烧，产生高温高压燃气，推动活塞向下止点运行，开始对外作功，冷机启动过程完成；

2）工作模式切换过程：活塞到达上止点时，燃油燃烧，气缸内温度、压力迅速升高，温度和压力传感器监测到温度信号T、压力信号P，传感器信号经过模数转换器，将模拟信号转换为数字信号，当温度T大于标定温度T₀并且压力P大于标定压力P₀时，数字集成电路输出高电平模拟信号，感应线圈的回路导通，感应线圈通电，吸合动铁芯，从而带动常闭触点断开，常开触点闭合，直线电机与驱动器断开，与负载相连。实现直线电机由电动机模式向发电机模式的切换。

3）稳定运行过程：直线电机工作在发电机模式下，自由活塞内燃机两个气缸内部分别轮流爆发燃烧，推动活塞组件进行往复直线运动；活塞在上止点时，高压燃油燃烧产生的燃气爆发压力推动活塞向下止点运动，进行作功，通过电机动子切割磁感线，产生电能输出，输出的电能给负载供电。由于数字集成电路具有锁存功能，使铁芯保持吸合的状态，即直线电机保持发电机模式不变，实现稳定运行过程。