[实用新型]一种自由活塞式直线发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电机技术领域，具体涉及一种自由活塞式直线发电机。

背景技术

一般来说，大功率发电机以水轮机和蒸汽轮机为驱动源，驱动发电机旋转，输出交流电；而对于小型化的直线发电机而言，常以太阳能、废热、地热能、以及天然气等能源为热源，加热驱动直线发电机工作，输出电能。然而，对于建筑工业管道、电梯深井、以及气动管路的检测与维修，需要提供照明电路，但是，独自拉线，既造成了资源的浪费，又产生了不安全因素。对于这样的场合，小型化且利用管路流体的流动产生能量驱动发电机产生电能，其优势是巨大的。

自由活塞斯特林发电机由美国俄亥俄大学机械工程学院Beale教授于1964年发明，其是一种将热能转换为电能的机械装置。该发电机由加热器、回热器、冷却器、配气活塞及弹簧支撑部件、动力活塞、直线发电机、压缩腔、膨胀腔和背压腔等组成。该发电机的能量采集需要通过某种方式产生热能，加热产生高温高压气体，高压气体经冷却，驱动动力活塞往复运动，线圈切割磁力线，产生感应电动势。但是，该自由活塞斯特林发电机结构复杂，零部件精度要求高，生产周期长，成本高，特别不适合应用在地下深井、工业管道、建筑管道等需要照明的场合。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自由活塞式直线发电机，该直线发电机一方面能够解决地下深井、工业管道、建筑管道等特殊场合的照明问题，并实现能量的合理利用，另一方面能够结合传统的水轮机与蒸汽轮机驱动旋转的发动机和自由活塞斯特林发电机的技术特点，使得发电机具有结构简单、制造周期短、成本低等特点。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种自由活塞式直线发电机，包括固定部件和运动部件；所述固定部件包括气缸、外定子、内定子和缠绕在外定子内部的线圈；所述运动部件包括活塞、与活塞固定相连的永久磁铁以及通过曲柄连杆机构与活塞连接的叶轮。

所述气缸内部设有运动空间，所述活塞嵌入设置在气缸内部，且与气缸间隙配合；在叶轮驱动下，活塞沿气缸轴向作直线往复运动。

所述内定子和外定子沿气缸外周从内向外依次设置，且所述外定子与内定子之间的间隙形成磁极。所述永久磁铁位于外定子与内定子之间，且该永久磁铁在活塞的带动下，沿气缸轴向作直线往复运动。

进一步的，所述活塞通过曲柄连杆机构与叶轮相连；所述曲柄连杆机构包括曲柄和连杆；所述曲柄的两端分别与叶轮、连杆相连，所述连杆的另一端连接在活塞上。

进一步的，所述活塞包括依次相连的第一活塞部、第二活塞部和第三活塞部；所述第一活塞部和第三活塞部的直径均小于第二活塞部的直径，所述第二活塞部的直径小于气缸的内径。

进一步的，所述的永久磁铁为沿气缸外圆周方向均匀排列的若干个，且各个永久磁铁的充磁方向为径向，即各个永久磁铁的N极和S极与内定子和外定子径向对置。

由以上技术方案可知，本实用新型一方面适合应用于地下深井、工业管道、建筑管道等需要照明，但不适宜拉结照明线路的场合，并且能够充分利用应用场合存在的有生能源，如流动气体或者液体产生的机械能，既能够实现能量的合理利用，又方便照明，便于系统检查维修等工作的开展；另一方面，突破传统的水轮机和蒸汽轮机驱动旋转的发电机，以及自由活塞斯特林发电机的技术特点，将两者的优势有机结合，即利用水轮机的旋转原理，外加自由活塞斯特林发电机的发电机原理，使得整机结构简单，制造周期短，成本低的优势凸显，又能方便的应用于地下深井、工业管道、建筑管道等需要照明场合，同时实现能源的合理利用以及便于操作、成本低等特点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是活塞的结构示意图；

图3是曲柄连杆机构的结构示意图；

图4是曲柄的结构示意图。

其中：

1、活塞，2、气缸，3、外定子，4、线圈，5、永久磁铁，6、内定子，7、叶轮，8、曲柄连杆机构，9、第一活塞部，10、第二活塞部，11、第三活塞部，12、曲柄，13、连杆，14、曲柄第一连接部，15、曲柄第二连接部。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

图1为本实用新型所述的自由活塞式直线发电机的剖视图，如图1所示，一种自由活塞式直线发电机，包括固定部件和运动部件。所述固定部件包括气缸2、外定子3、内定子6和线圈4。所述运动部件包括活塞1、与活塞1固定相连的永久磁铁5和叶轮7。所述线圈4缠绕在外定子3的内部，并通过引线引出，将输出电能加载到供电线路上。