[发明专利]一种单缸单活塞式自由活塞直线发电机

说明书

本发明公开了单缸单活塞式自由活塞直线发电机，包括发电机、二冲程发动机、辅助电动机，二冲程发动机包括活塞缸、曲轴箱套件、活塞、连杆、缸盖，活塞与活塞缸配合，曲轴箱套件与活塞缸连接，活塞与连杆连接，辅助电动机设于发电机、二冲程发动机之间，辅助电动机分别与发电机、二冲程发动机连接，电机左端盖与辅助电动机连接，电机右端盖与发电机壳体连接；辅助电动机、发电机、连杆与二冲程发动机的活塞缸轴向同轴设置，发电机定子与辅助电动机定子轴向最接近的两个绕组之间分别设有预定的轴向距离。本发明解决电机工作模式切换响应时间长的问题，保证活塞顺利达到指定位置，使自由活塞直线发电机稳定运行。

技术领域

本发明涉及新能源汽车增程器技术领域，具体地说是一种单缸单活塞式自由活塞直线发电机。

背景技术

现有技术中，自由活塞直线发电机(FPLG)结构常用的有单活塞式结构，单活塞式结构简单，容易控制，但是由于FPLG省去了曲柄连杆机构，存在着不平衡问题，且需要回位装置，FPLG存在活塞运动难以控制的难点。由于电机同时具备电动机和发电机两种功能，发动机的燃烧循环变动以及电动和发电模式转换的响应时间问题，使得目前FPLG稳定运行存在很大难度。具体地说：

现有技术中由于PFLG主要包括发动机和电机两个主要部件，一般情况下，FPLG中的电机在启动过程中提供动力，作为电动机拖动活塞运动，活塞达到指定位置后，该电机从电动机模式转换为发电机模型，输出电能。运行过程中，FPLG中活塞的运动取决于发动机缸内燃烧压力、发电机电磁力以及摩擦力。摩擦力基本为常数，因此，活塞运动运动主要取决于燃烧压力和发电机电磁力。而由于燃烧循环变动，发动机每循环的缸内燃烧状况都存在差异，且目前常见的FPLG在运行过程中，电磁力都设置为常数，就导致目前的FPLG运行过程中上止点的位置可变，发动机燃烧循环变动工况更差，会出现燃烧状况极差或者失火的现象。若出现失火，FPLG将发电机重新转换为电动机拖动活塞运行到指定位置，但由于电机工作模式转换需要时间，且转换成功后，电动机重新加载也需要一定的时间，就可能出现停机状况，无法保证FPLG的稳定运行，FPLG的优势无法得到发挥。因此，一种稳定FPLG活塞运动的装置，对解决目前FPLG的难点具有重要价值。

现有技术中，还没有能够实现稳定FPLG活塞运动的自由活塞直线发电机。

主要原因是：

1.首先，本发明涉及到的技术领域是采用内燃机和直线电机作为发电机，该技术领域本身相关研究机构深入很少。另外，由于此技术和产品是一个多学科交叉的技术结合，一些研究单位在研究直线发电机的发电过程当中由于没有相应学科系统支持，只能采用一些简单机构替代一些功能部件，例如在研究过程当中采用弹簧替代内燃机来进行研究模拟发电过程，实际掩盖忽略了真实的运行工况，比如像内燃机的循环变动问题。

2.还有一些做内燃机的单位研究，技术人员关注点大多在内燃机本身上面，相应的直线发电机和控制系统采用外购件，然后组合起来做试验，控制部分单纯的控制直线电机，并不能真正符合系统运行控制要求，无法二次开发，整体控制不系统，从而导致现有技术的自由活塞直线发电机不能可靠地启动、以及不能够稳定可靠地运行，目前已知国外的研究也只能运行十几秒，远远没有达到实用性的阶段。要想达到实用性的程度和阶段，需要开发出新的结构和装置。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种单缸单活塞式自由活塞直线发电机；本发明在现有结构的基础上，在发电机与发动机之间增加辅助电动机，辅助电动机和发电机同设置，由于辅助电动机的协助，发电机不需要再进行模式转换，解决了发电机转化为电动机模式响应时间长的问题，同时由于辅助电动机能够及时提供动力，避免了由于失火使得活塞动力不足无法顺利达到指定位置而停机状况的问题，保证了使自由活塞直线发电机稳定运行。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：