一种小型自由活塞式太阳能发电机系统的制作方法_2

文档序号:9724328阅读:来源:国知局
减小,同时冷端冷却器槽内切出环形面肋,增大换热面积快速的将多余的以及冷端的热量带走,保证冷端与热端的大温差,提高热交换效率。
[0025]3、具有良好的密封性能
[0026]自由活塞式太阳能发电机系统采用全密封的气缸,端面密封简单可靠,保证无工质泄漏。配气活塞采用性能优异的微间隙密封技术与传统密封圈密封相结合,保证配气活塞两端的较好的密封性,同时保证配气活塞进行微间隙往复运动,减少摩擦与噪音。动力活塞采用磁流变液密封技术与传统密封圈密封组合密封技术,弥补传统密封的不足,极大的提高动力活塞的密封性能。
[0027]4、磨损与噪声小,发电机寿命长
[0028]配气活塞采用性能优异的微间隙密封技术,保证配气活塞与气缸壁之间进行微间隙往复运动,减少摩擦与噪声。同时,动力活塞采用磁流变液密封技术,相比传统的摩擦密封方式具有更小的噪声和损耗。再者,配气活塞与动力活塞之间没有直接的机械连接,依靠气体工质传递能量,极大的减少了传统机械传动带来的振动与噪声。
[0029]5、太阳能发电机系统简单紧凑
[0030]设计的小型自由活塞式太阳能发电机系统简单紧凑。自由活塞式太阳能发动机结构上包括全密封的气缸、一个动力活塞和一个配气活塞,没有复杂的传动机构。永磁直线发电机采用双边对称形,结构上包括永磁电机动子和电机绕组定子。
【附图说明】
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[0031 ]图1是一种小型自由活塞式太阳能发电机系统的示意图;
[0032]图2是本发明的热交换器三维立体剖视结构示意图;
[0033]图3是本发明的动力活塞磁流体密封结构示意图;
[0034]图4是本发明的柔性板弹簧结构示意图;
[0035]图5是本发明的永磁直线发电机剖面结构示意图;
[0036]图6是本发明的固定轴盘立体结构图。
[0037]图中:1、高温端加热器;2、配气活塞;3、回热器;4、冷却器;5、动力活塞;6、永磁铁电机动子;7、电机绕组定子;8、动子柔性板弹簧;9、固定轴盘;10、配气活塞柔性板弹簧;11、发电机密封端盖;12、发电机冷缸;13、发电机热缸;14、发电机定子固定框架;
[0038]101、槽翼式肋片;102、热端气缸;401、冷却器端盖;402、环形散热肋片;403、冷却剂进出口; 501、导磁材料气缸;502、密封固定块;503、环形永磁铁;504、密封固定环;505、输出轴;506、导磁极靴;507、磁流变液;508、密封橡胶圈;601、动子框架;602、永磁铁磁极;701、定子导线绕组;702、定子硅钢片。
【具体实施方式】
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[0039]下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0040]如图1所示,本发明一种小型自由活塞式太阳能发电机系统,自由活塞式太阳能发动机部分包括热交换器和动力传动装置,热交换器包括一端开口的发电机热缸13、高温端加热器1、回热器3以及冷却器4,高温端加热器1设置在发电机热缸13相对于开口端的热端气缸102上,回热器3设置在发电机热缸13内壁的周向上,冷却器4设置在发电机热缸13靠近开口端的周向上;动力传动装置包括两端开口的发电机冷缸12、配气活塞2、输出机械能的动力活塞5以及固定轴盘9,发电机冷缸12的一端与发电机热缸13的开口端连接在一起,固定轴盘9包括一体化成型的盘体以及设置在盘体的端面中心处的阶梯轴,且在盘体的端面上开设有若干周向均布的通气孔,固定轴盘9的盘体固定在发电机冷缸12与发电机热缸13之间,固定轴盘9的阶梯轴伸入至发电机热缸13内,配气活塞2通过配气活塞柔性板弹簧10固定在固定轴盘9的阶梯轴上;动力活塞5设置在发电机冷缸12内,一端与永磁直线发电机部分的动子相连,另一端为自由端,且能够在发电机冷缸12内直线滑动。永磁直线发电机部分包括一端开口的发电机密封端盖11、永磁铁电机动子6和电机绕组定子7,发电机密封端盖11的开口端与发电机冷缸12的另一端连接在一起,电机绕组定子7通过发电机定子固定框架14安装在发电机密封端盖11内,永磁铁电机动子6设置在电机绕组定子7的中心处,直线往复运动的永磁铁电机动子6使电机绕组定子7内磁通的变化,实现机械能向电能的转换,永磁铁电机动子6的两端通过安装在发电机定子固定框架14两端的动子柔性板弹簧8固定,且永磁铁电机动子6的一端与动力活塞5的一端通过动子柔性板弹簧8连接在一起。
[0041 ]本发明一种小型自由活塞式太阳能发电机系统的工作原理如下:
[0042]本发明采用太阳能蝶式聚光器将太阳光聚集产生高温热能,通过持续给高温端加热器1提供热量,发电机热缸13中的气体工质热能不断增加,气体工质通过回热器3,冷却器4进入发电机冷缸12,发电机冷缸12中的气体工质也可通过回热器3进入发电机热缸13,冷却器4及时将多余的热量通过冷却剂带走。当发电机热缸13气体工质的温度与发电机冷缸12气体工质存在一定温差,促使气体工质推动配气活塞2与动力活塞5运动。气体工质的周期性膨胀和压缩使配气活塞2与动力活塞5获得机械能;动力活塞5带动永磁铁电机动子6做往复运动,永磁铁电机动子6的往复运动使得电机定子绕组7相对永磁铁电机动子6的磁极作切割磁力线的运动,从而产生感应电动势;永磁直线发电机发出的交流电通过再输出,小型自由活塞式太阳能发电机系统一个工作周期内实现太阳能一热能一机械能一电能的转化。发电机系统持续工作将太阳能不断转化为电能,实现太阳能的转化和利用。
[0043]如图2所示,热交换器中的高温端加热器1包括结构紧凑的槽翼式肋片101和热端气缸102。冷却器4包括水冷却剂、环形散热肋片402,冷却器密封端盖401组成,403为冷却剂进出口。冷却器端盖401通过端面密封和密封圈密封,并通过8个螺栓联接与法兰盘紧固连接,形成密封的冷却器液体腔。
[0044]如图3所示,动力活塞磁流变液密封结构5,包括导磁材料气缸501、密封固定块502、环形永磁铁503、密封固定块504、输出轴505、导磁极靴506以及填充的磁流变液507,导磁极靴506为均勾分布的矩形槽,其中导磁极靴506齿尖与气缸之间具有0.05?0.1mm左右的微间隙,用于磁流变液的流动,输出轴505通过螺钉联接固接于固定块502上。动力活塞5密封磁力回路由环形永磁铁503、导磁极靴506、导磁气缸501和环形磁流变液507所构成,在永磁铁的作用下,磁流变液呈导磁性能,并被磁场束缚在导磁极靴的齿尖上,在气缸表面形成一个“0”形的磁流变液密封。该密封结构在压力作用下具有一定的耐压能力,从而可实现压差密封。采用多级密封结构,即增加永磁铁、导磁极靴、磁流变液环的数量可提高耐压密封性能。
[0045]如图4所示,为柔性板弹簧的结构示意图。在配气活塞2中,柔性板弹簧一端与配气活塞固接,另一端与固定轴盘9固接。用柔性弹簧的径向刚度来保证配气活塞2运动过程活塞外壁与气缸壁的保持一定间隙,同时为配气活塞的轴向往复振动提供足够的刚度。
[0046]在发电机系统永磁铁电机动子6中,动子两端分别固接于柔性板弹簧上,而柔性板弹簧另一端固接于发电机系统机座上。柔性弹簧的径向刚度来保证
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