一种可再生能自由活塞式线性发电机的制作方法

本发明涉及新能源技术领域，将钕铁硼永磁铁磁极同极的排斥势能，转化为热能和电能，特别涉及一种可再生能自由活塞式线性发电机的汽车，成为交通运输工具实时可再生的动力电源供应系统，其功率满足交通运输工具全部能耗，为实现长途续航里程提供了基本技术保障，达到任游天下的目的。

背景技术：

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，迫切需要一种可再生新能源代替石油能源，以克服现有交通运输工具能源安全问题以及环境污染问题上的缺陷。

技术实现要素：

针对上述技术缺陷，本发明一种可再生能自由活塞式线性发电机，利用钕铁硼永磁铁磁极同极的排斥势能，推动永磁铁双头活塞102移动的一种方式、方法和结构，包括气缸二端置有电永磁铁104、中置永磁铁双头活塞102将气缸分隔成两个独立的A、B分段气缸，电永磁铁104成为反弹机构，进气、排气总管210设有涡轮增压204装置，上止点时，永磁铁双头活塞102与电永磁铁104磁极同极的排斥势能和气压合力作用下，左右往复运动在A、B分段气缸内，切割磁感线产生感应电流的电能和热能；

可再生能自由活塞式线性发电机不设进气、排气总管涡轮增压204装置，与燃料发动机一起使用，成为混合动力，燃料发动机曲轴皮带带动压缩气泵，压缩气储存在气罐内，定时定量向可再生能自由活塞式线性发电机进气管输送压缩气，可再生能自由活塞式线性发电机气缸内，永磁铁双头活塞102与电永磁铁104磁极同极的排斥势能和气压合力作用下，左右往复运动在A、B分段气缸内，切割磁感线产生感应电流的电能和热能，气缸热量和废气排出。

本发明提供了一种可再生能自由活塞式线性发电机，旨在提供一种较为实用发电效果较好的新能源发电机。

本发明还提供以下的解决方案：

一种可再生能自由活塞式线性发电机，包括：

气缸体，包括气缸体101、汽缸套、电永磁铁104、活塞环103、永磁铁双头活塞102、电子节气门107/自动气压弹簧阀108；其中所述气缸二端置有电永磁铁104、中置永磁铁双头活塞102，所述永磁铁双头活塞102将气缸分隔成两个独立的A、B分段气缸；永磁铁双头活塞102上止点时，所述永磁铁双头活塞102与电永磁铁104磁极同极的排斥势能，反弹给永磁铁双头活塞102，通过滚珠轴承的惯性和压缩气的合力，移至下止点(相对应分段气缸的上止点位置)，相同原理永磁铁双头活塞102又反弹至上止点位置，完成一个冲程，永磁铁双头活塞102往复运动做功在A、B分段气缸内，切割磁感线产生感应电流的电能和热能，感应电流连接逆变器109至电池组110储能和应用；

进、排气系统，包括电子节气门107/自动气压弹簧阀108、进气歧管207、排气歧管208、进气总管209、排气总管210、排气总管210道中废气涡轮增压204机、排气总管210道中涡轮发电机211、进气总管209道中的电机涡轮增压机205、空气滤清器202、中冷器206、电子总节气门、空气流量计、节流阀203；其中所述空气入口通过进气总管209道和空气滤清器202相连接，空气滤清器202通过进气总管209道和电机涡轮增压205连接，电机涡轮增压205通过进气总管209道和废气涡轮增压机204中的进气总管209增压叶轮连接，进气总管209增压叶轮通过进气总管209道和中冷器206连接，中冷器206通过进气总管209道和进气歧管207连接，进气歧管207和电子节气门107/自动气压弹簧阀108连接；电子节气门107/自动气压弹簧阀108与分段气缸壁相连；所述气缸壁与电子节气门107/自动气压弹簧阀108连接；电子节气门107/自动气压弹簧阀108与排气歧管208道连接，排气歧管208道与排气总管210道连接，排气总管210道与废气涡轮增压204机中的涡轮连接，废气涡轮通过排气总管210道与涡轮发电机211连接，涡轮发电机211通过排气总管210道与排气总管210出口连接；所述进气总管209置有总电子节气门107，用于调节压缩气的流量和气压；

气缸体冷却系统，利用新压缩空气进入气缸，冷却气缸体，气缸内热量由排气管排出，形成气缸内温度平衡循环；

电磁系统，包括电永磁铁104、永磁铁双头活塞102、树脂线盘105、感应线圈106、电池组110、逆变器109；其中所述树脂线盘105和感应线圈106、凸字型永磁铁相连，构成电永磁铁104、永磁铁双头活塞102缸套由树脂构成，其型为树脂线盘105，树脂线盘105作为缸套和感应线圈106相连，构成另一组感应线圈106，感应线圈106和电瓶组与逆变器109连接，用于电流的DC－DC的转换储能和应用，所述电永磁铁104成为永磁铁双头活塞102的反弹机构；

传感器和控制单元，包括气缸设有温度、压力、位置传感器和自动气压弹簧阀108/电子节气门107相连，用于精准控制压缩比及永磁铁双头活塞102的做功速率，自动气压弹簧阀108/电子节气门107(进排气门)开闭时间由永磁铁双头活塞102自由行程，自动开启或关闭。

进一步的，所述气缸形状为圆柱体、正柱体、长柱体，多边体，应于电永磁铁104、永磁铁双头活塞102、树脂线盘105、感应线圈106形状一致并同轴布置。

进一步的，气缸体内周表层涂有陶瓷，用于增加耐磨性和耐高温。

进一步的，所述气缸数量为偶数，可扩展，一般为2－12缸。

进一步的，所述永磁铁双头活塞102置无油活塞环103，用于气缸之间密封，所述活塞环103具备永磁铁双头活塞102相同外径的圆环并同轴布置气缸内。

进一步的，所述气缸进、排气气孔，开设在气缸壁永磁铁双头活塞102上止点位置或在气缸顶与气缸同轴位置。

进一步的，所述分段气缸置有气压、温度和永磁铁双头活塞102位置定位传感器和电子节气门107/自动气压弹簧阀108相连，用于精确控制压缩比及活塞的做功速率。

进一步的，所述自动气压弹簧阀108有单方向性的进气阀门或排气阀门，电磁控制或电机控制装置。

进一步的，所述进、排气管用304不锈钢或者铝合金材质制成，适用于高温高压，承受压力一般在8bar－10bar。

进一步的，所述排气歧管208带有分歧的管路，并使每个分支尽量加长并独立成型以减少不同管内的气体相互影响。

进一步的，所述空气滤清器202用于过滤空气中悬浮的尘埃被吸入气缸中，管道下方设置有空气流量计和节气门。

进一步的，所述排气涡轮增压204器，利用排出废气的能量冲击排气管中的涡轮，同时带动进气管道的叶片增压，使进气增压后送入到气缸，从而提高发动机的功率，二者同轴刚性联接。

进一步的，所述涡轮发电机211利用排气总管210废气的能量冲击转动涡轮，带动旋转发电机发电。

进一步的，所述排出废气涡轮发电机211为进气总管209电机涡轮增压机205提供电能或储能，并为进气总管209送入增压空气，进气值得总管道上方设置有三通管道节流阀203，可选择性开闭。

进一步的，所述中冷器206采用风冷式用于降低增压后的高温空气温度、以降低发动机的热负荷，提高进气量，进而增加发动机的功率，进气总管209道下方设置有电子节气门107。

进一步的，所述感应线圈106具有高温超导电缆材料的零电阻特性，输电会有损耗，而利用超导体则可最大限度地降低损耗。

进一步的，所述逆变器109还包括整流器，该整流器置于逆变器109内与各缸内感应线圈106串联或并联，用于吸收感应线圈106在工作过程中产生的感应电流并整流成直流电流。

进一步的，所述利用排气总管210的废气冲力，排气总管210涡轮带动进气总管209叶轮增压、废气冲力带动涡轮发电机211发电，并为溴化锂吸收式制冷机提供热能的利用方法。

本发明的有益效果在于：可再生能自由活塞式线性发电机为交通运输工具提供可再生实时连续的热能、电能，并为电池组110提供随时随地充电需求，大大地减少了纯电动汽车电池组110的数量和重量，保证了电动运输工具长途续航里程需求，对传统交通运输工具动力改造是革命性地创新。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案一图；

图2是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案二图；

图3是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案三图；

图4是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案四图；

图5是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案五图；

图6是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案六图；

图7是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的二气缸侧视立面方案七图；

图8是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的十二气缸不同结构侧视立面图示意图；

图9是本发明实施方式提供可再生能自由活塞式线性发电机的进、排气增压系统俯视示意图；

图中标记分别为：

气缸体101；永磁铁双头活塞102；活塞环103、电永磁铁104；树脂线盘105；感应线圈106；电子节气门107；自动气压弹簧阀108；逆变器109；电池组110；可再生能自由活塞式线性发电机111、缸体散热片112、新鲜空气入口201；空气滤清器202；节流阀203；废气涡轮增压204；电机涡轮增压205；中冷器206；进气歧管207；排气歧管208；进气总管209；排气总管210；涡轮发电机211；热量排出口212；

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式，下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。

请参阅图1-图9

本实施方式提供的可再生能自由活塞式线性发电机，包括所述气缸壳体圆筒形上下轴向对开结构，壳体偶合处叠加密封圈，通过螺丝固定壳体；其内圆周表面的一部分被陶瓷涂覆降低摩擦且耐磨，外壳包含散热片112，用于气缸自然散热；所述气缸用无磁材料制成，无磁的金属优选用铝镁合金制成，使其结构更加稳固；其内径用于接纳电永磁铁104、永磁铁双头活塞102、树脂线盘105、感应线圈106的膛孔，并与气缸同轴结构；所述气缸体开设进气、排气管孔，其位于所述气缸壁上和气缸轴上；所述气缸形状为圆柱体、正柱体、长柱体，多边体，应于电永磁铁104、永磁铁双头活塞102、树脂线盘105、感应线圈106形状一致。

实施例1

如图1所示的可再生能自由活塞式线性发电机，包括永磁铁双头活塞102上止点时，所述永磁铁双头活塞102与电永磁铁104磁极同极的排斥势能，反弹给永磁铁双头活塞102，通过滚珠轴承的惯性和压缩气的合力，移至下止点(相对应分段气缸的上止点位置)，相同原理永磁铁双头活塞102又反弹至上止点位置，完成一个冲程，永磁铁双头活塞102往复运动做功在A、B分段气缸内，切割磁感线产生感应电流的电能和热能，所述气缸壁上设置电子节气门107和进气歧管207、排气歧管208，其进气总管209、排气总管210设有涡轮增压204装置。

实施例2

如图2所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸壁上设置自动气压弹簧阀108，无中置永磁铁双头活塞102气缸套上的树脂线盘105和感应线圈106。

实施例3

如图3所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸壁上和气缸顶上设置自动气压弹簧阀108，气缸顶上设置进气歧管207、排气歧管208，无中置永磁铁双头活塞102气缸套上的树脂线盘105和感应线圈106。

实施例4

如图4所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸顶上设置自动气压弹簧阀108和其进气歧管207、排气歧管208，其与实施例2、3、4的相同在于：无中置永磁铁双头活塞102气缸套上的树脂线盘105和感应线圈106。

实施例5

如图5所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸壁上设置自动气压弹簧阀108和其进气歧管207、排气歧管208。

实施例6

如图6所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸壁上和气缸顶上设置自动气压弹簧阀108，气缸顶上设置进气歧管207、排气歧管208。

实施例7

如图7所示的可再生能自由活塞式线性发电机，其与实施例1的区别在于：所述气缸顶上设置自动气压弹簧阀108，气缸顶上设置进气歧管207、排气歧管208，其实施例5、6、7的相同在于：中置永磁铁双头活塞102气缸套上的树脂线盘105和感应线圈106。

实施例8

如图8所示的可再生能自由活塞式线性发电机，显示可再生能自由活塞式线性发电机十二气缸，永磁铁双头活塞102做功的不同行程和演变过程。

实施例9

如图9所示的可再生能自由活塞式线性发电机，进、排气系统还包括具备二级进气增压，(a)利用排出废气的能量冲击排气总管210中的涡轮，同时带动进气总管209道的叶片增压，使进气增压后送入到气缸；(b)利用排气总管210涡轮发电机211的电量为进气总管209电机涡轮增压机205提供电能，并为进气总管209增压空气；具备二级排气利用方法，(a)利用排出废气的能量冲击排气总管210中的涡轮，同时带动进气总管209道的叶片增压；(b)排气管热量冲力带动涡轮发电机211发电。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机启动时，电机涡轮增压机205通过进气总管209和进气歧管207向气缸内输送压缩气，推动永磁铁双头活塞102运动。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机怠速时，利用排气总管210废气涡轮增压204机与增压叶轮同轴，排气总管210涡轮带动进气总管209叶轮增压向进气歧管207输送压缩气，气压保持自动循环，永磁铁双头活塞102上止点时，永磁铁双头活塞102与电永磁铁104释放出磁极同极的排斥势能和压缩气的合力，永磁铁双头活塞102通过滚珠轴承的惯性左右往复运动做功在A、B分段气缸内，切割磁感线产生恒定感应电流。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机加速时，利用排气废气涡轮增压204机和电机涡轮205增压204机，联合向进气总管209输送压缩气至气缸，永磁铁双头活塞102速率提升，永磁铁双头活塞102通过滚珠轴承的惯性左右往复运动做功在A、B分段气缸内，切割磁感线产生增大感应电流增大。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机减速时，通过进气总管209节气门开度减少压缩气向气缸输入，永磁铁双头活塞102速率降低，感应电流减少。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机停止时，通过进气总管209电子节气门107和气缸壁上的电子节气门107/自动气压弹簧关闭，压缩气无法向气缸输入，永磁铁双头活塞102静止,永磁铁双头活塞102停止工作。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机运行时，永磁铁双头活塞102往复运动在气缸内，切割电永磁铁104上的感应线圈106和气缸套上的树脂线盘105感应线圈106，产生感应电流，通过逆变器109压变换DC－DC，向电池组110储能和应用。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机运行时，构成可再生能自由活塞式线性发电机和排气总管210涡轮发电机211构成二联发电机，经逆变器109压变换DC－DC，向电池组110储能和应用。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机运行时，利用排气管的冲力带动涡轮转动，涡轮发电机211发电，通过逆变器109压变换DC－DC，向电池组110储能和应用。

在一些实施方式中，可再生能自由活塞式线性发电机可不设进气、排气总管210中的涡轮增压204装置，与燃料发动机一起使用，成为混合动力，燃料发动机曲轴皮带带动压缩气泵，压缩气储存在气罐内，定时定量向可再生能自由活塞式线性发电机进气管输送压缩气，可再生能自由活塞式线性发电机气缸内，永磁铁双头活塞102与电永磁铁104磁极同极的排斥势能和气压合力作用下，左右往复运动在A、B分段气缸内，切割磁感线产生感应电流的电能和热能，气缸热量和废气排出。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。