【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于自由活塞式发电机，具体涉及一种自由活塞发电装置。
技术介绍
1、自由活塞发电装置最早于1940年起源于美国，近二十年来由于稀土永磁体和电力电子技术的发展，不少研究团队都在该领域立志于研究更轻量化、更高效率的原型机。目前该领域绝大多数的研究是基于直线电机的自由活塞发电装置，该类装置的优点为其相对简单的结构、较少的运动部件和相对可变的压缩比，因此结构上可以设计的更加紧凑并能够适应不同类型的燃料。但是缺点为因自身不具有可以储能的旋转结构，所以需要额外的直线复位系统，或者是采用双对峙结构从而需要复杂的直线负载控制系统。
2、因此，自由活塞发电装置当前主要研究挑战是：如何在保证自由活塞发电装置紧凑性的同时，解决储能问题并且避免采用复杂的直线负载控制。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种自由活塞发电装置，用以解决自由活塞式发电装置的储能问题。
2、本专利技术通过以下技术手段实现上述技术目的。
3、一种自由活塞发电装置，包括：
4、发电机，其内设有电机转子；
5、发动机，为自由活塞式发动机，其内设有活塞；
6、磁力曲轴模块，其内设有：
7、曲轴转子，与所述电机转子相连，随电机转子同步旋转，表面设有螺旋磁阵；
8、曲轴动子，与所述活塞相连，随活塞同步移动，其上设有动子磁阵；
9、所述螺旋磁阵与动子磁阵之间磁力配合，使曲轴转子的单向旋转与曲轴动子的往
10、进一步地：
11、所述螺旋磁阵由多极磁极以n极s极相邻的方式沿轴向排布而成，每极磁体由4个同极性的单体磁体在圆周方向上首尾相接构成，各单体磁体为螺旋状结构，相邻两单体磁体螺旋方向相反；
12、所述动子磁阵为长条状结构，由多极磁极以n极s极相邻的方式沿轴向排布而成，动子磁阵设有两个，对称地分布于螺旋磁阵两侧。
13、进一步地，所述螺旋磁阵和动子磁阵为6极。
14、进一步地，所述螺旋磁阵内侧、所述动子磁阵内侧分别设有铁芯，所述铁芯为hm-s4软磁复合材料，螺旋磁阵和动子磁阵为n40sh钕铁硼永磁体。
15、进一步地，所述曲轴动子包括动子支架，动子支架为环形结构，环绕于曲轴转子外侧；
16、动子支架两侧通过直线导轨轴与磁力曲轴模块外壳相连，直线导轨轴与曲轴转子轴向平行；
17、动子支架内侧设有所述动子磁阵，动子磁阵与螺旋磁阵位置相对。
18、进一步地，曲轴转子与电机转子共轴。
19、进一步地，发动机缸体与磁力曲轴模块外壳相连，缸体内活塞一侧为燃烧室，另一侧为油气储藏室；油气储藏室一侧，活塞通过若干连杆与曲轴动子相连；燃烧室一侧设有火花塞；
20、缸体侧壁设有进气孔和排气孔，两者对称地分布于缸体两侧，两者均设有单向阀；油气储藏室一侧的缸内端部开设有通气槽，并设有气道连通进气孔与通气槽。
21、进一步地，磁力曲轴模块外壳内腔与发动机缸体油气储藏室相连通，磁力曲轴模块外壳相对外界气密。
22、进一步地，曲轴动子行程与活塞行程相等。
23、进一步地，所述曲轴转子用于存储动能，以推动活塞回归上止点，并在此期间维持电机转子运转。
24、本专利技术的有益效果为：
25、(1)本专利技术提供了一种自由活塞发电装置，通过加入磁力曲轴模块，克服了传统自由活塞发动机动子不能储能的缺点，提高了发电功率和效率。
26、(2)本专利技术通过应用磁力曲轴的磁耦合接触特性，减少了摩擦损耗，降低了发电装置过载的风险，增强了发电装置的安全性。
27、(3)本专利技术通过结合磁力曲轴和自由活塞的拓扑特性，比较于传统机械曲轴机构，实现了旋转运动和往复运动同轴的分布，降低了结构复杂程度，减少了元件数量，增大了空间利用率。
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1.一种自由活塞发电装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述螺旋磁阵(22)和动子磁阵(27)为6极。
4.根据权利要求2所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述螺旋磁阵(22)内侧、所述动子磁阵(27)内侧分别设有铁芯，所述铁芯为HM-S4软磁复合材料，螺旋磁阵(22)和动子磁阵(27)为N40SH钕铁硼永磁体。
5.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述曲轴动子(23)包括动子支架，动子支架为环形结构，环绕于曲轴转子(21)外侧；
6.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：曲轴转子(21)与电机转子(13)共轴。
7.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：发动机(3)缸体与磁力曲轴模块(2)外壳相连，缸体内活塞(31)一侧为燃烧室，另一侧为油气储藏室；油气储藏室一侧，活塞(31)通过若干连杆(5)与曲轴动子(23)相连；燃烧室一侧设有火花塞(32)；
8.
9.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：曲轴动子(23)行程与活塞(31)行程相等。
10.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述曲轴转子(21)用于存储动能，以推动活塞(31)回归上止点，并在此期间维持电机转子(13)运转。
...【技术特征摘要】
1.一种自由活塞发电装置，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述螺旋磁阵(22)和动子磁阵(27)为6极。
4.根据权利要求2所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述螺旋磁阵(22)内侧、所述动子磁阵(27)内侧分别设有铁芯，所述铁芯为hm-s4软磁复合材料，螺旋磁阵(22)和动子磁阵(27)为n40sh钕铁硼永磁体。
5.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：所述曲轴动子(23)包括动子支架，动子支架为环形结构，环绕于曲轴转子(21)外侧；
6.根据权利要求1所述的自由活塞发电装置，其特征在于：曲轴转子(21)与电机转子(13)共轴。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王君男，王耀东，余海涛，郭信宇，周璐，
申请(专利权)人：南京工业职业技术大学，
类型：发明
国别省市：
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