[實用新型]一種自由活塞直線電機的工作模式切換裝置

有效

• 申請號: 201320684652.2
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN203570425U
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 馮慧華;王夢秋;賈博儒;左正興;李林可
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B71/02
• 分類號: F02B71/02;F02B63/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種能源動力工程機械電子裝置，具體涉及一種自由活塞直線電機的工作模式切換裝置，屬于能源動力領域。

背景技術

現有的內燃發電機具有結構復雜、體積較大、熱效率低、排放污染物多等缺點。已有的研究表明自由活塞式內燃機和直線電機耦合之后形成的一種新型能量轉換裝置，即自由活塞直線電機，具有高能量轉換效率、高能量密度、結構簡單等眾多優勢，也因此具有極為廣闊的應用前景。

自由活塞直線電機的工作模式與傳統內燃發電機不同，傳統內燃發電機只工作在發電機模式下，而自由活塞直線電機需采用直線電機往復直線運動帶動內燃機啟動，具有啟動過程和穩定運行過程。啟動過程需要直線電機工作在電動機模式下，即直線電機的動力線與驅動器相連接；穩定運行過程內燃機燃燒帶動直線電機往復運動切割磁感線產生電能輸出，又要求直線電機工作在發電機模式下，即直線電機的動力線與負載相連接。這就需要一套可控的模式切換裝置在合適的時機實現直線電機兩種工作模式的切換，即實現系統啟動過程到穩定運行過程的切換。

實用新型內容

本實用新型的目的是為解決自由活塞直線電機從電動機到發電機的模式切換問題，提供一種可以實現自由活塞直線電機工作模式切換的機械電子裝置。

本實用新型的目的是通過下述技術方案實現的。

一種自由活塞直線電機的工作模式切換裝置，它包括自由活塞內燃機和三相直線電機，還包括工作模式切換裝置。

自由活塞內燃機的氣缸壁上布置有溫度傳感器、壓力傳感器；

所述工作模式切換裝置包括：交流接觸器、數字集成電路、熔斷器、驅動器、負載，其中交流接觸器包括：靜鐵芯、感應線圈、動鐵芯、復位彈簧、常閉觸點、常開觸點、交流接觸器連桿；

連接關系：數字集成電路與溫度傳感器、壓力傳感器連接；數字集成電路與纏繞在靜鐵芯上的感應線圈組成回路；靜鐵芯對應的動鐵芯上固連有交流接觸器連桿；動鐵芯與復位彈簧固連；交流接觸器連桿與常閉觸點、常開觸點固連；常閉觸點一端的觸頭與驅動器相連，另一端的觸頭通過熔斷器與三相直線電機的動力線相接；常開觸點一端的觸頭與負載相連，另一端的觸頭通過熔斷器與三相直線電機的動力線相接；

工作過程：

1）冷機啟動過程：直線電機工作在電動機模式下，鐵芯斷開，常閉觸點閉合，常開觸點斷開，直線電機與驅動器相連，與負載斷開。借助于電機力，動子帶動活塞做直線運動，此時內燃機的一側氣缸處于壓縮沖程，當活塞運動至上止點時，安裝在氣缸頂部的噴油器噴射高壓燃油，高壓燃油被壓縮燃燒，產生高溫高壓燃氣，推動活塞向下止點運行，開始對外作功，冷機啟動過程完成；

2）工作模式切換過程：活塞到達上止點時，燃油燃燒，氣缸內溫度、壓力迅速升高，溫度和壓力傳感器監測到溫度信號T、壓力信號P，傳感器信號經過模數轉換器，將模擬信號轉換為數字信號，當溫度T大于標定溫度T₀并且壓力P大于標定壓力P₀時，數字集成電路輸出高電平模擬信號，感應線圈的回路導通，感應線圈通電，吸合動鐵芯，從而帶動常閉觸點斷開，常開觸點閉合，直線電機與驅動器斷開，與負載相連。實現直線電機由電動機模式向發電機模式的切換。

3）穩定運行過程：直線電機工作在發電機模式下，自由活塞內燃機兩個氣缸內部分別輪流爆發燃燒，推動活塞組件進行往復直線運動；活塞在上止點時，高壓燃油燃燒產生的燃氣爆發壓力推動活塞向下止點運動，進行作功，通過電機動子切割磁感線，產生電能輸出，輸出的電能給負載供電。由于數字集成電路具有鎖存功能，使鐵芯保持吸合的狀態，即直線電機保持發電機模式不變，實現穩定運行過程。