[发明专利]一种设有自增压式直流扫气结构的微自由活塞动力装置

说明书

本发明公开了一种设有自增压式直流扫气结构的微自由活塞动力装置，包括气缸、定子绕组和整流器，所述定子绕组绕于气缸外表面，整流器与定子绕组相连；气缸内设有两个空腔和排气室，排气室设于两个空腔之间，排气室的两端与两个空腔之间设有隔板，排气室上设置排气口；两个空腔通过排气口的中心轴线对称分布，每个空腔上端有进气口，每个空腔内底部设有自增压进气通道；两个磁性活塞分别位于两个空腔内，将空腔内分为扫气室和燃烧室，活塞连杆穿过所述隔板连接两个磁性活塞，活塞连杆上有轴向凹槽结构，本发明自增压式直流扫气结构，结构设计简单，靠自身运行过程提高进气压力，同时改变废气出口位置，形成直流扫气模式，有助于提高微型动力装置的扫气效果。

技术领域

本发明属于内燃机领域和发电领域相关的微动力系统，尤其涉及一种设有自增压式直流扫气结构的微自由活塞动力装置。

背景技术

在能源动力领域，提高能量的利用率一直是重要的课题之一，各国研究者都在开发新型的能量转换装置，其中自由活塞式内燃机与直线发电机结合形成的动力装置，相比传统发动机，由于其无需曲柄连杆机构，具有结构简单、能量密度大、燃料适用性广等优点，成为典型的新型能量转换装置之一，装置运行时，自由活塞压缩均质气体，燃烧气体压燃后，推动活塞反向动行，同时压缩对称汽缸中的均质气体，交替压燃使得自由活塞往复运动，切割磁感线产生电能，其具有极大的应用前景。

同时随着微电子及微制造技术的发展，微机电系统也得到了快速的发展，其中便携式、快充式及长续航能力的动力源成为进一步推动微机电发展的重要影响因素之一。由于微机电系统的微型化，势必需要结构简单的动力装置来提供动力输出，将自由活塞发电装置微型化是一个非常好的选择。但是微自由活塞动力装置研究还处于前期探讨阶段，其装置也存在一些缺点：结构分布较紧凑，且二冲程相比四冲程，扫气时间短，扫气系统没有得到有效改善，容易产生扫气短路溢出，换气质量较差，残余废气较多，从而导致输出功率降低。本发明主要是对扫气结构进行设计，利用较少的结构变化，使得装置能够采用直流扫气方式，同时对扫气室结构进行设计，使得装置可以通过自身的运行来提高进气压力，从而进一步提高微动力装置的扫气效率，用以提高微动力装置的动力输出能力。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种自增压式微自由活塞动力装置，目的在于提供一种更优的换气方案和结构，适当提高进气压力，从而提高给气效率和扫气效率。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种自增压式微自由活塞动力装置，包括气缸、定子绕组和整流器，所述定子绕组绕于气缸外表面，整流器与定子绕组相连；

所述气缸内设有第一空腔、排气室、第二空腔、第一磁性活塞、第二磁性活塞和活塞连杆，所述排气室设于第一空腔和第二空腔之间，排气室的两端与第一空腔和第二空腔之间设有隔板，所述排气室上设置排气口；所述第一空腔和第二空腔通过排气口的中心轴线对称分布且结构相同；所述第一空腔上端部设有进气口，所述第一空腔内的底部设有“U”型的自增压进气通道；所述第一磁性活塞位于第一空腔内，将第一空腔内分为扫气室和燃烧室，所述第二磁性活塞位于第二空腔内，将第二空腔内分为扫气室和燃烧室，所述第一磁性活塞与第二磁性活塞之间通过活塞连杆连接，所述活塞连杆的两端分别穿过所述隔板，所述活塞连杆上设有轴向凹槽结构；

进一步，所述磁性活塞表面绕有磁性叠片；

进一步，所述磁性活塞位于燃烧室的端头表面以及燃烧室的内壁涂有燃烧剂催化涂层；

进一步，所述进气口处设有单向阀门，所述单向阀门能向空腔内打开；

进一步，所述磁性活塞向同侧扫气室压缩过程中，且所述自增压进气通道全部处于该扫气室内，单向阀关闭，气体在该扫气室与底部的自增压进气通道内实现自增压；所述磁性活塞继续向同侧扫气室压缩，当扫气室和燃烧室通过自增压进气通道连通时，扫气室内的高压气体通过自增压进气通道流入燃烧室，实现直流扫气。