一种直线电机发电机动力电源制造技术

一种直线电机发电机动力电源，包括双电磁铁置于机体二端，中置管状直线发电机构成A、B二个汽缸，电磁铁激磁线圈a通电，迫使永磁阵列自由活塞动子向B汽缸作机械运动，从而磁力线切割直线发电机定子绕组和电磁铁激磁线圈b，产生感应电流，经整流稳压向一组超级电容模组充电，另一组超级电容模组，向电磁铁激磁线圈a驱动放电，余额电流用于负载；相反地，电磁铁激磁线圈b通电，直线发电机定子绕组和电磁铁激磁线圈a，产生感应电流，脉冲式交替导通电磁铁激磁线圈a或b，直线发电机定子绕组、激磁线圈a或b，产生连续感应电流；二组超级电容模组交替自动切换充放电，可实现直线电机发电机驱动所需的电压循环、转换与重组，余额电压输出负载，本发明专利技术直线电机发电机，提供了可循环再生的动力电源。

【技术实现步骤摘要】
一种直线电机发电机动力电源
本专利技术涉及新能源、再生电源、电机和发电机
，特别涉及一种直线电机发电机动力电源，成为可再生动力电源。
技术介绍
一直伴生的能源安全问题以及环境污染问题，是最棘手的两大瓶颈问题，石油安全、资源紧张，汽车行驶时尾气排出有害物质破坏环境和人体健康。而电动汽车存在着混合动力、插电式混合动力，燃料电池，纯电车等模式，受限于动力电池技术和充电技术的水平，存在着能量密度，续航里程，充电速度，充电站的建设等制约因素，成为发展纯电动车瓶颈，有鉴于此，迫切需要一种可再生动力电源的发电机或充电方式，以解决汽车尾气排出污染环境和纯电车续航里程短板问题。众所周知，电机是电能转化成机械能过程，发电机是机械能转化成过程，而直线电机与直线发电机复合构造，相互转化变得更加简单，二机各自工作互不打扰，电能通过二组超级电容组中转，实现直线电机发电机电压循环、转换与重组。现有技术文献：CN201510217219一种星形电磁动力发电机、CN200680002098改进的管状发电机、US3576458HEAVYDUTYOVERVOLTAGEPOWERGAP和丰田开发自由活塞发动机线性发电机，它虽然实现了电能转换重组、连续输出电能，但是机械传动永磁活塞，功率密度和应用价值相对效低，而丰田开发自由活塞发动机线性发电机，它虽然实现永磁自由活塞传动发电，但是它用油气产生的推力来驱动永磁自由活塞发电，并且消耗石油能源。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种直线电机发电机动力电源，直线电机与直线发电机复合结构的发电机，永磁悬浮和电磁悬浮控制结合，使永磁阵列自由活塞动子无束缚地往复运动，不受摩擦力应响，位移频率可达300Hz以上，二组超级电容模组自动交替切换，可实现直线电机发电机驱动所需的电压循环、转换与重组，余额电压输出负载，用于驱动汽车轮毂电机，成为可再生动力电源。直线电机发电机，直线电机二相导通驱动，一相隔离用于储能方法。直线电机发电机，直线电机与直线发电机混合绕组的接线方法。直线电机发电机，双联控制双向Buck-BoostDC/DC变流器超级电容模组电路，实现控制二组超级电容模组双向切换充放电同时进行的方法。针对上述技术缺陷，本专利技术直线电机发电机动力电源是通过以下技术方案实现的。直线电机发电机动力电源，包括：机体、定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2、无铁芯绕组骨架110a、铁芯绕组骨架110b、电磁铁106a与106b、E型电磁铁105a与105b、永磁阵列悬浮磁环203、永磁阵列自由活塞动子101和导向轮组成；机体系统包括，所述机体二端置有电磁铁、中置直线发电机，将机体气缸分隔成两个独立的A、B分段气缸，气缸壁上置有进、排气口；电机驱动系统包括，所述电磁铁激磁线圈a或b通电与永磁阵列自由活塞动子101轴向产生排斥或相吸磁场，迫使永磁阵列自由活塞动子101反弹产生机械运动；相序二二导通定子绕组107b，定子绕组107b形成的磁场与永磁阵列自由活塞动子101的磁力线相互作用产生电磁推力，迫使永磁阵列自由活塞动子101产生机械运动；脉冲式交替导通电磁铁a和b或定子绕组107b永磁阵列自由活塞动子101往复运动在A、B分段气缸内做功；发电系统包括，所述永磁阵列自由活塞动子101位移时，磁力线切割定子绕组107a、激磁线圈108a或激磁线圈108b产生感应电流，感应电流经整流电路、滤波稳压、联合连接双联控制双向Buck-BoostDC/DC变流器，并向一组超级电容模组充电，另一组超级电容模组向电机驱动定子绕组107b、激磁线圈108a或激磁线圈108b放电，二组超级电容模组充放电交替自动切换；永磁阵列自由活塞动子101导向轮、永磁悬浮和电磁悬浮支撑系统包括，所述陶瓷轴承111导向轮、永磁阵列悬浮磁环203或相序控制定子绕组107b通电，迫使永磁阵列自由活塞动子101与永磁阵列悬浮磁环203和定子绕组107b电磁悬浮之间始终保持一定的气隙而不接触，引导永磁阵列自由活塞动子101沿轴线无摩擦、无接触悬浮状态下往复运动；控制单元系统包括，单相逆变器驱动电路、三相逆变器驱动电路，单相及三相双向晶闸管控制整流电路、双联控制双向Buck-BoostDC/DC变流器超级电容模组电路、反电动势过零点检测电路、电流、电压和电位器采样电路，EKF动子检测算法、DSP的外围电路组合而成，通过PID计算出PWM占空比，精准控制永磁阵列自由活塞动子101的做功速率，用于控制驱动所需的电压循环、转换与重组。在优选实施例中，机体包括：具有收纳机体盖113、机体底座202、定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2、无铁芯绕组骨架110a、铁芯绕组骨架110b、电磁铁106a与106b、E型电磁铁105a与105b、永磁阵列自由活塞动子101a与101b和永磁阵列悬浮磁环203的容腔，其形状圆环体、正方管体、长方管体和多边管体，并与机体内径一致同轴布置，机体材质铝镁合金和304不锈钢。进一步的，进、排气管还包括：（a）进、排气口置有电子节气门，进气口连接空气过滤器用于气缸体体内的清洁（b）所述气缸通过排气管连接散热器，用于取暖；（c）所述气缸通过排气管连接涡轮增压，用于进气气缸增加压缩比；（d）所述气缸通过排气管连接热能发电机，用于发电。进一步的，机体盖113、机体座202、绕组骨架110构成进排气室，用于永磁阵列自由活塞动子101移动所需要的进气与排气。进一步的，衬垫安装机体盖和机体底座之间,用于密封气缸,防止漏气、漏水。进一步的，机体外壳含有散热片，用于气缸自然散热。进一步的，机体含有进气、排气管孔，其位于气缸壁上窗叶。进一步的，机体内壁置有空心螺丝管型冷却液导管连接散热器，用于气缸内温度冷却，保持气缸内恒定温度。进一步的，机体内壁设加强筋，位于A、B气缸壁上窗叶边，构成多槽结构，用于各装配零件定位和紧固。在优选实施例中，其中电磁铁包括：电磁铁106含有永磁铁102圆环状与圆柱铁芯103同轴相切成T型，圆柱铁芯103套有线盘109，线盘109绕有激磁线圈108，激磁线圈108外周表树脂灌封；E型电磁铁105含有E型铁芯118，铁芯套有线盘109，线盘109绕有激磁线圈108，激磁线圈108外周表树脂灌封；E型铁芯118和圆柱铁芯103硅钢叠片和软铁材质。在本专利技术实施方式中，其中绕组骨架包括，圆筒外圈含有多个圆环形槽，槽用来间隔嵌装定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2，内圈做永磁阵列自由活塞动子101的气缸套用，圆筒二端内圈壁嵌装陶瓷轴承111支撑永磁阵列自由活塞动子101导向，其材质高温工程塑料、树脂、碳纤维、陶瓷、硬质铝合金和304不锈钢；其中定子绕组107环形的，定子绕组107所在平面与绕组骨架110轴线垂直，定子绕组107绕有多个导电特征的连续线缆，线缆包裹绝缘材料内，线圈外周表树脂灌封。进一步的，其中定子铁芯包括，圆筒体，内圆有多个圆环形槽，槽用来嵌装定子绕组107，定子铁芯104齿用于引导磁力线，加速传递磁力线，降低磁阻，为定子绕组107电磁提供回路；定子铁芯104槽与定子绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直线电机发电机动力电源，其特征在于，包括：机体、定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2、无铁芯绕组骨架110a、铁芯绕组骨架110b、电磁铁106a与106b、E型电磁铁105a与105b、永磁阵列悬浮磁环203、永磁阵列自由活塞动子101和导向轮组成；机体系统包括，所述机体二端置有电磁铁、中置直线发电机，将机体气缸分隔成两个独立的A、B分段气缸，气缸壁上置有进、排气口；直线电机驱动系统包括，所述电磁铁激磁线圈a或b通电与永磁阵列自由活塞动子101轴向产生排斥或相吸磁场，迫使永磁阵列自由活塞动子101反弹产生机械运动；相序二二导通定子绕组107b，定子绕组107b形成的磁场与永磁阵列自由活塞动子101的磁力线相互作用产生电磁推力，迫使永磁阵列自由活塞动子101产生机械运动；脉冲式交替导通电磁铁a和b或定子绕组107b永磁阵列自由活塞动子101往复运动在A、B分段气缸内做功；直线发电系统包括，所述永磁阵列自由活塞动子101位移时，磁力线切割定子绕组107a、激磁线圈108a或b产生感应电流，感应电流经整流电路滤波稳压，联合连接双联控制双向Buck‑BoostDC/DC变流器，并向一组超级电容模组充电，另一组超级电容模组向直线电机驱动定子绕组107b、激磁线圈108 a或b放电；二组超级电容模组充放电交替自动切换，为直线电机驱动与直线发电机提供电压循环、转换与重组；永磁阵列自由活塞动子101导向轮、永磁悬浮和电磁悬浮支撑系统包括，所述陶瓷轴承111导向轮、永磁阵列悬浮磁环203或相序控制定子绕组107b通电，迫使永磁阵列自由活塞动子101与永磁阵列悬浮磁环203和定子绕组107b之间始终保持一定的气隙而不接触，引导永磁阵列自由活塞动子101沿轴线无摩擦、无接触悬浮状态下往复运动；控制单元系统包括，单相逆变器驱动电路、三相逆变器驱动电路，单相及三相双向晶闸管控制整流电路、双联控制双向Buck‑BoostDC/DC变流器超级电容模组电路、反电动势过零点检测电路、电流、电压和电位器采样电路，EKF动子检测算法、DSP的外围电路组合而成，通过PID计算出PWM占空比，精准控制永磁阵列自由活塞动子101的做功速率。...

【技术特征摘要】
1.一种直线电机发电机动力电源，其特征在于，包括：机体、定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2、无铁芯绕组骨架110a、铁芯绕组骨架110b、电磁铁106a与106b、E型电磁铁105a与105b、永磁阵列悬浮磁环203、永磁阵列自由活塞动子101和导向轮组成；机体系统包括，所述机体二端置有电磁铁、中置直线发电机，将机体气缸分隔成两个独立的A、B分段气缸，气缸壁上置有进、排气口；直线电机驱动系统包括，所述电磁铁激磁线圈a或b通电与永磁阵列自由活塞动子101轴向产生排斥或相吸磁场，迫使永磁阵列自由活塞动子101反弹产生机械运动；相序二二导通定子绕组107b，定子绕组107b形成的磁场与永磁阵列自由活塞动子101的磁力线相互作用产生电磁推力，迫使永磁阵列自由活塞动子101产生机械运动；脉冲式交替导通电磁铁a和b或定子绕组107b永磁阵列自由活塞动子101往复运动在A、B分段气缸内做功；直线发电系统包括，所述永磁阵列自由活塞动子101位移时，磁力线切割定子绕组107a、激磁线圈108a或b产生感应电流，感应电流经整流电路滤波稳压，联合连接双联控制双向Buck-BoostDC/DC变流器，并向一组超级电容模组充电，另一组超级电容模组向直线电机驱动定子绕组107b、激磁线圈108a或b放电；二组超级电容模组充放电交替自动切换，为直线电机驱动与直线发电机提供电压循环、转换与重组；永磁阵列自由活塞动子101导向轮、永磁悬浮和电磁悬浮支撑系统包括，所述陶瓷轴承111导向轮、永磁阵列悬浮磁环203或相序控制定子绕组107b通电，迫使永磁阵列自由活塞动子101与永磁阵列悬浮磁环203和定子绕组107b之间始终保持一定的气隙而不接触，引导永磁阵列自由活塞动子101沿轴线无摩擦、无接触悬浮状态下往复运动；控制单元系统包括，单相逆变器驱动电路、三相逆变器驱动电路，单相及三相双向晶闸管控制整流电路、双联控制双向Buck-BoostDC/DC变流器超级电容模组电路、反电动势过零点检测电路、电流、电压和电位器采样电路，EKF动子检测算法、DSP的外围电路组合而成，通过PID计算出PWM占空比，精准控制永磁阵列自由活塞动子101的做功速率。2.根据权利要求1所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述机体包括：具有收纳机体盖113、机体底座202、定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2、无铁芯绕组骨架110a、铁芯绕组骨架110b、电磁铁106a与106b、E型电磁铁105a与105b、永磁阵列自由活塞动子101a与101b和永磁阵列悬浮磁环203的容腔，其形状圆环体、方管体、和多边管体，并与机体内径一致同轴布置，机体材质铝镁合金和304不锈钢。3.根据权利要求1所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述电磁铁包括：电磁铁106含有永磁铁102圆环状与圆柱铁芯103同轴相切成T型，圆柱铁芯103套有线盘109，线盘109绕有激磁线圈108，激磁线圈108外周表树脂灌封；E型电磁铁105含有E型铁芯118，铁芯套有线盘109，线盘109绕有激磁线圈108，激磁线圈108外周表树脂灌封；E型铁芯118和圆柱铁芯103硅钢叠片和软铁材质。4.根据权利要求1所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述绕组骨架包括，圆筒外圈含有多个圆环形槽，槽用来间隔嵌装定子铁芯104、无铁芯定子绕组107a与107b、铁芯定子绕组107a2与107b2，内圈做永磁阵列自由活塞动子101的气缸套用，圆筒二端内圈壁嵌装陶瓷轴承111支承永磁阵列自由活塞动子101导向，其材质高温工程塑料、树脂、碳纤维、陶瓷、硬质铝合金和304不锈钢；其中定子绕组107环形的，定子绕组107所在平面与绕组骨架110轴线垂直，定子绕组107绕有多个导电特征的连续线缆，线缆包裹绝缘材料内，线圈外周表树脂灌封。5.根据权利要求1所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述永磁阵列悬浮磁环包括，多个永磁单环按不同磁化方向有顺序相互迭加，使得永磁阵列悬浮磁环203内侧面的磁场呈现单边性，构成磁力线多个闭合回路；其充磁方向又分辐射向、轴向和离散式任意角度方向，轴向切割截面又分矩形、等边三角形、梯形、凸形、漏斗形、碗形正反向交替排列，永磁单环高度二倍于环壁厚度，环壁层又分单层、双叠层和多叠层，磁通密度大于永磁阵列自由活塞动子101悬浮区间磁通密度；其中永磁阵列自由活塞动子101，永磁圆片和多个永磁单环按不同磁化方向有顺序相互迭加组成空心圆柱体，呈现外侧面单边性磁场和轴向N、S磁场，其次永磁阵列自由活塞动子101b圆柱底面轴心置有洞孔用于轴向位移时减阻；永磁单环材质钕铁硼、双相复合永磁和永久磁体，表层涂有陶瓷，以增加抗氧化性、耐磨性和润滑性。6.根据权利要求1、4或5所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述导向轮陶瓷轴承111外圈抛物线与永磁阵列自由活塞动子101周向相切，用于永磁阵列自由活塞动子101位移导向支撑；所述永磁阵列自由活塞动子101同轴于永磁阵列悬浮磁环203内，永磁阵列悬浮磁环203内侧面阵列磁场与永磁阵列自由活塞动子101外侧面阵列磁场之间始终保持一定的气隙而不接触，气隙呈显相斥和相吸状态，迫使永磁阵列自由活塞动子101径向悬浮起来；相序控制定子绕组107b或107b2通电，定子绕组107b或107b2形成的磁场与永磁阵列自由活塞动子101的磁力线相互作用产生了电磁推力，迫使永磁阵列自由活塞动子101与定子铁芯104和定子绕组107b或107b2之间始终保持一定的气隙而不接触，引导永磁阵列自由活塞动子101沿轴线无摩擦、无接触悬浮状态下往复运动。7.根据权利要求1或5所述的直线电机发电机动力电源，其特征在于，所述定子绕组接线方法包括，定子绕组含30个线圈组成A、B、C三相定子绕组，多个永磁单环按不同磁化方向有顺序相互迭加组成永磁阵列自由活塞动子101，永磁阵列自由活塞动子101中一个磁力线闭合回路的磁极高度，等于三个无铁芯定子绕组107a中线圈的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘根富，
申请(专利权)人：裘根富，
类型：发明
国别省市：浙江,33