[发明专利]微小型热动力发电装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到微型发电设备领域，特指一种高功率密度的微小型热动力移动发电装置，尤其指的是功率范围为100W到1000W，装置重量在1.5Kg以下，体积小于0.002m³的便携式发电装置。

背景技术

目前，随着个人便携式数字化设备的日益普及其性能的提升，对于便携式能源设备的需求越来越大，传统的化学电池已经不能够满足。国内外许多科研机构已经开展或正在开展新概念微型小型移动电源的设计，相关的基础研究表明利用微型发动机驱动的移动电源其理论上的功率密度为现有的蓄电池的近100倍，且可以添加燃料重复利用。

现有技术中，微小型热动力发电装置主要由两类：一类为采用燃气推动叶轮旋转进而带动发电机产生电能，这一类微型发电系统与供电对象的主板连接在一起，容易产生高温对于电路造成一定的影响；另一类是以小型化的活塞式发动机为动力源驱动发电机运转，为了取得较高的功率密度，这一类设备的转速较高，易产生较大的振动与噪声。微小型的发电设备的发动机气缸尺度较小，燃烧情况与常规尺度发动机有较大不同，因而提高其燃烧效率也是国内外相关研究的重点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、控制简单、工作可靠性高、效率高的微小型热动力发电装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种微小型热动力发电装置，包括发动机组件和发电转子，所述发动机组件为轴向活塞式，利用凸轮为功率转化部件将活塞的上下往复运动转换成凸轮的旋转运动；所述发电转子直接与凸轮相连，发动机组件中的两个气缸本体分别对置于凸轮的两边。

作为本发明的进一步改进：所述发电转子的两端通过两个支撑轴承分别与两个气缸本体连接。

作为本发明的进一步改进：所述凸轮为双作用端面凸轮。

作为本发明的进一步改进：所述双作用端面凸轮的型线为正弦曲线。

作为本发明的进一步改进：所述气缸本体上布置有四个气缸，分成两类，即动力气缸和辅助气缸，沿着气缸本体的轴向方向呈间隔分布；所述动力气缸的上部密闭，为工作容积；所述辅助气缸的活塞上部及下部均为密闭容积，分别为增压气缸和再膨胀气缸。

作为本发明的进一步改进：所述辅助气缸的直径为动力气缸的1.414倍。

作为本发明的进一步改进：所述发动机组件中包括四个活塞连杆组，分别为两个动力活塞连杆组和两个辅助活塞连杆组；活塞连杆的两头分别通过销轴与活塞铰接，每个活塞连杆上固定的两个活塞为等直径活塞；滚轮通过滚轮销轴铰接在连杆的中部。

作为本发明的进一步改进：所述滚轮上开设有滚轮储油槽和滚轮出油孔；所述滚轮销轴的外表面上设有销轴周面进油孔，所述滚轮销轴的端面上沿着轴向方向开设有销轴端面进油孔。

作为本发明的进一步改进：所述辅助气缸进气口的外部通路上安装有化油器，所述化油器包括化油器本体及油门调节螺母、进气口、油针、进油口、混合燃气出口，所述进气口、进油口、混合燃气出口均设置于化油器本体上。

作为本发明的进一步改进：所述气缸本体的两端分别为气缸顶盖和气缸底座，在每个气缸本体上还设有电热头和排气管。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的微小型热动力发电装置，采用集成化设计思想，将发电系统的热动力部分及发电部分有机的结合成了一个整体，使得发电机转子和发动机转子结合为一体，有效地减小了发电系统的体积和重量，集成度较高，有利于优化发电系统的结构。一体化的设计使得发动机的转子有着较大的转动惯量，可以有效地减小发动机的速度波动，使得发动机的转动更为平稳。

2、本发明采用凸轮驱动的轴向活塞发动机作为发电系统的动力部分，有着结构简单，功率密度大等优点。对置的布置形式使得发动机结构对称，受力特性好，运转平稳。

3、本发明的微小型热动力发电装置，采用凸轮作为发动机的驱动机构的主要构件，通过设计凸轮型线，使得活塞的运动规律适应发动机的做功规律，能够有效的提高发动机的燃烧效率和排放特性，提升发动机的整体性能。

4、本发明的微小型热动力发电装置，提出的三冲程的做功形式，在原有二冲程的基础之上，增加了进气增压和再膨胀冲程。增压冲程使得发动机扫气效果得到了提升，再膨胀过程使得燃气的内能得到了进一步的转化，提升了发动机的综合效率。

附图说明

图1是本发明结构原理示意图。

图2是本发明中气缸本体的结构原理示意图。