本发明属于发电机技术领域，尤其涉及一种利用高压燃气作动的直线式发电装置。
背景技术：
目前，市场上的发电机主要是内燃机与转子发电机的组合，机械结构较复杂，同时体积也比较大，不利于小空间范围的使用。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种高压燃气作动直线式发电装置，通过高压燃气作为动力源驱动做功装置直线运动实现发电，能够适应在结构要求扁平化的场合。
一种高压燃气作动直线式发电装置，该发电装置包括发电系统、作功装置和预热燃烧系统；
所述发电系统采用自对中直线式单线圈多绕组发电装置，预热燃烧系统作为动力源驱动做功装置进行直线往复运动，做功装置带动永磁体动子与发电装置的定子产生相对运动产生感应电动势，所产生的电能对外输出。
进一步地，所述发电装置包括定子外壳、正极接线铜环、负极接线铜环、定子叠片组、电木接线板和定子绕组；
定子叠片组由多单个的定子叠片堆叠而成，定子叠片为环状结构，环状结构的外缘沿周向具有均布的凹槽；所述定子绕组独立缠绕在定子叠片组的凹槽之内，定子绕组一端压接在正极接线铜环上，另外一端压接在负极接线铜环上；所述正极接线铜环和负极接线铜环与蓄电池的充放电控制器连接；所述定子绕组之间为并联，定子叠片组通过电木接线板固定连接在定子外壳内部，所述正极接线铜环和负极接线铜环与蓄电池的充放电控制器连接；动子在定子叠片组的空腔中做直线往复运动产生感应电动势，所产生的电能经接线铜环进行输出。
进一步地，所述做功装置包括左缸体，右缸体、曲轴和两个以上的作功组件和对应的排气组件；所述左缸体和右缸体固定连接后形成封闭的腔体，所述做功组件的两端分别为活塞端和发电端，发电端与右缸体的做功腔配合，各作功组件的连接点在曲轴的圆上周向均布；所述曲轴的两端通过轴承与左缸体和右缸体连接；所述排气组件分别与右缸体的排气腔配合，排气组件与曲轴的凸轮接触配合实现将废气排出；做功组件的活塞端在高压燃气的推动下进行作功行程，作功组件带动曲轴转动；作功组件的发电端在左缸体内运动且在直线发电机内作功，运动到位之后，其他作功组件处于作功行程，曲轴保持转动，曲轴带动作功组件进入排气行程，活塞端将废气压入排气腔室，作功室中废气进入右缸体的排气腔体中；排气组件在曲轴的带动下打开排气阀排出废气。
进一步地，所述作功组件包括第一活塞、第二活塞、动子叠片组、叠片组压片、主轴、作功活塞、密封圈、轴承、定子叠片组定位块和皮碗压块；所述轴承与曲轴上的轴过盈配合，同时在主轴的腰型槽中滚动，将曲轴的转动带动主轴做左右伸缩直线运动；所述定子叠片组定位块与主轴一端上的螺纹进行连接；所述第二活塞与主轴上的螺纹进行连接，将动子叠片组和叠片组压片压紧；所述第一活塞与主轴上的螺纹进行连接且与第二活塞面接触；所述皮碗和皮碗压块通过螺栓与第一活塞固连；所述作功活塞与主轴另一端的螺纹连接。
进一步地，所述排气组件包括气门推杆、弹簧、气门盖、气门导套、气门导管、气门油封、弹簧底座、第一气门锁片和第二气门锁片；所述气门推杆与曲轴上的凸轮点接触；所述气门导套与右缸体的气门腔体过盈配合，同时通过螺栓与右缸体固连；所述气门导管与气门导套过盈配合，气门导管与气门推杆间隙配合；所述气门油封与气门导管过盈配合；所述第一气门锁片和第二气门锁片与气门推杆的对应凹槽配合；所述弹簧一端压住弹簧底座，另一端压住气门导管，置于气门导套的腔体内。
进一步地，所述预热燃烧系统包括压气装置、储气装置、进气调节阀、出气调节阀、燃烧装置和控制器；所述压气装置通过进气调节阀与储气装置相连，储气装置通过出气调节阀与燃烧装置相连；所述压气装置将空气压缩至所需压强；所述储气装置的功能是将压缩空气进行储存；所述燃烧装置的功能是进行压缩空气的预热和燃料的燃烧；所述控制器的功能是通过控制进出气量保证储气装置中压强稳定，同时对燃烧装置的温度进行监测并控制注油量的变化，保持整个系统正常运行。
进一步地，所述压气装置和储气装置分别为空气压缩机和储气筒，还包括进气装置、进气管和出气管；所述空气压缩机与进气装置通过螺栓进行固连；所述进气节气阀与进气装置进行固连；所述进气管一端与进气节气阀连接，一端与储气筒连接；所述出气管与储气筒相连接；所述储气筒与固定安装板固定连接。
进一步地，所述燃烧装置包括定位销、第一燃烧装置密封铜片、端面板、第二燃烧装置密封铜片、燃烧装置外筒、内筒、进气密封片、燃烧盖板、压气进气节气阀、压气进气底座、电热塞、燃烧室螺旋外筒、外筒、嵌筒、排气阀块、测温传感器、稳焰块和注油嘴；
所述燃烧室螺旋外筒固定在燃烧装置外筒的腔体之内，通过挡环和端面板将其压紧；所述压气进气节气阀与燃烧装置外筒连接；所述排气阀块与嵌筒间隙配合并可以沿嵌筒内筒壁滑动；内筒的两端分别于所述嵌筒和压气进气底座过盈配合；所述外筒位于燃烧室螺旋外筒和内筒之间的环形空腔内；所述稳焰块固定在内筒的内部，将火焰温度稳定在要求的范围内；所述注油嘴与压气进气底座固定连接，电热塞安装在注油嘴的对应位置上；所述测温传感器与燃烧装置外筒连接；所述燃烧装置外筒的进气口通过进气密封片和燃烧盖板实现封闭压紧。
进一步地，所述内筒由内筒进气段和内筒出气段组成，所述稳焰块的外圆周面上具有一圈凸沿，稳焰块通过凸沿的两侧面与内筒进气段和内筒出气段的端面接触并轴向限位，使得稳焰块固定在内筒的内部。
在燃烧装置内，压缩空气沿着螺旋外筒的螺旋槽流动，给燃烧室降温的同时给压气预热；之后，在燃烧室内进行燃烧，所述作功组件运动到达上止点，顶开燃烧装置的排气阀块；燃气进入右缸体内，推动作功组件向下止点运动，进入作功冲程，带动曲轴转动，曲轴带动其他不在作功冲程的作功组件同步运动；所述动子叠片组直线运动，磁路的磁阻发生变化，通过励磁线圈产生电流；在动子叠片组运动的同时也压缩腔体内的空气，将压缩空气压入储气筒中；在动子叠片组运动到位之后，由于其他作功组件驱动曲轴，作功组件开始反向向着上止点运动，进入排气冲程，作功室中的废气沿着排气槽流到右缸体的排气腔体中；所述气门推杆与曲轴的凸轮点接触，凸轮带动气门推杆将排气阀打开，废气排出。
有益效果：
1、本发明的内燃机使直线发电机工作对外输出电能，结构简单、紧凑，能够满足发电设备小型化的要求，直线发电机作为内燃机的启动电机，同时也作为发电机，具有操作灵活、控制性好的特点
2、本发明的发电系统采用单线圈多绕组发电装置，动子在做直线运动时能自动对中，使得与动子相连的凸轮机构在运动中不发生卡滞，有效的延长了部件的使用寿命。发电机同时还具有自动启动功能，用过蓄电池给发电机供电来启动作功机构，满足了系统的多种使用需求。
3、本发明将作功组件均布在曲轴圆周的不同位置，利用高压燃气推动作功活塞进行作功行程，作功组件的主轴带动曲轴转动，同时推动作功组件的发电端的活塞在左缸体内运动并在直线发电机内作功。由于其他作功组件处于作功行程，曲轴保持转动并带动作功组件作反弹运动，进入排气行程；做功装置的结构简单，可靠，运行时噪音小；结合了曲柄连杆结构的优点，同时实现作功机构的直线运动。
4、本发明的预热燃烧系统集合了压燃和预热燃烧两种技术优点，使进入燃烧室的空气进行预压缩，空气压力增大，利于燃烧；压缩空气通过预热通道后参与燃烧，既能吸收燃烧室外散的热量对燃烧室进行降温，又能对参与燃烧的压缩空气进行预热；提高了燃烧效率，节能环保。
附图说明
图1为本发明的高压燃气作动直线式发电装置结构示意图；
图2为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的正视图；
图3为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的俯视图；
图4为图3中剖面A-A的剖视图；
图5为图3中剖面B-B的剖视图；
图6为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的直线电机结构示意图；
图7为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的直线电机的正视图；
图8为图7中剖面A-A的剖视图；
图9为图7中剖面B-B的剖视图；
图10为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的作功装置结构示意图；
图11为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的作功装置的正视图；
图12为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的作功装置的俯视图；
图13为图11中剖面C-C的剖视图；
图14为图12中剖面A-A的剖视图；
图15为图13中的详细视图D；
图16为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的预热燃烧系统结构示意图；
图17为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的预热燃烧系统正视图；
图18为本发明的高压燃气作动直线式发电装置的预热燃烧系统俯视图；
图19为图17中剖面C-C的剖视图；
其中：1-发电系统；101-第一直线发电机；102-第二直线发电机；103-第三直线发电机；104-第四直线发电机；1-1-第一定子隔板；1-2-接线铜环(正极)；1-3-第一接线绝缘板；1-4-接线铜环(负极)；1-5-第二接线绝缘板；1-6- 定子外筒；1-7-第一密封板；1-8-第二定子隔板；1-9-定子叠片组；1-10-第二密封板；1-11-定子线圈；1-12-电木接线块；2-预热燃烧系统；2-1-定位销； 2-2-第一燃烧装置密封铜片；2-3-端面板；2-4-第二燃烧装置密封铜片；2-5- 燃烧装置外筒；2-6-进气密封片；2-7-燃烧盖板；2-8-盖板锁紧螺栓；2-9-压气进气节气阀；2-10-压气进气底座；2-11-电热塞；2-12-燃烧室螺旋外筒；2-13- 外筒；2-14-挡环；2-15-嵌筒；2-16-排气阀块；2-17-测温传感器；2-18-内筒出气段；2-19-稳焰块；2-20-内筒进气段；2-21-注油嘴；3-作功装置；3-1-左缸体，3-2-右缸体，3-3-右安装底座，3-4-左安装底座，3-5-第一作功组件， 3-6-第二作功组件，3-7-第三作功组件，3-8-第四作功组件，3-9-曲轴，3-10- 光电测速装置，3-11-第四排气组件，3-12-第三排气组件，3-13-第二排气组件， 3-14-第一排气组件；3-5-1皮碗；3-5-2-第一活塞(发电端)；3-5-3-第二活塞 (发电端)；3-5-4-动子叠片组；3-5-5-叠片组压片；3-5-6-主轴；3-5-7-作功活塞(燃烧端)；3-5-8-密封圈；3-5-9-轴承；3-5-10-定子叠片组定位块；3-5-11- 皮碗压块；3-11-1气门推杆；3-11-2-弹簧；3-11-3气门盖；3-11-4-气门导套； 3-11-5-气门导管；3-11-6-气门油封；3-11-7-弹簧底座；3-11-8-第一气门锁片；3-11-9-第二气门锁片。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1-5所示，本发明提供了一种高压燃气作动直线式发电装置，发电装置包括发电系统1、作功装置3和预热燃烧系统2；所述发电系统1包括第一直线发电机101、第二直线发电机102、第三直线发电机103和第四直线发电机 104。
所述发电系统1通过螺栓与作功装置3固连；所述预热燃烧系统2通过螺栓与作功装置3固连.
如附图6-9所示，所述第一直线发电机101包括第一定子隔板1-1、接线铜环(正极)1-2、第一接线绝缘板1-3、接线铜环(负极)1-4、第二接线绝缘板 1-5、定子外筒1-6、第一密封板1-7、第二定子隔板1-8、定子叠片组1-9、第二密封板1-10、定子绕组1-11和电木接线板1-12；
第一定子隔板1-1、定子外筒1-6、第一密封板1-7、第二密封板1-10、第二定子隔板1-8通过螺栓固连为一体形成定子外壳；
定子叠片组1-9由150个单个的定子叠片堆叠而成；所述定子绕组1-11缠绕在定子叠片组1-9的凹槽之内，十二组定子绕组1-11均布在圆周上，定子绕组1-11一端压接在接线铜环(正极)1-2上，另外一端压接在接线铜环(负极) 1-4上；电木接线板1-12通过螺栓与第一定子隔板1-1连接；所述接线铜环(正极)1-2、接线铜环(负极)1-4与蓄电池的充放电控制器连接；所述十二组定子绕组1-11是并联关系。
永磁体动子在所述直线式单绕圈多绕组发电装置的空腔中运动，定子绕组 1-11中的磁通量开始增加，定子绕组1-11产生感应电流阻止磁通量增大，产生电磁感应电动势；单个定子绕组1-11产生的感应电动势与感应电流的乘积为单个绕组输出功率，整个发电机的输出功率为十二个单个绕组的输出功率之和。在永磁体动子反向运动时，定子绕组1-11的磁通量开始减少，定子绕组1-11 产生感应电流阻止磁通量减少，产生感应电动势。所产生的电能经接线铜环进行输出。
发电机同时还具有自动启动功能，在启动时，蓄电池给发电机供电，电流通过绕组产生感应磁场。感应磁场牵引永磁体动子进行直线运动，启动作功机构。
定子叠片是硅钢片或者是其他永磁体材料。
如附图10-13所示，做功装置包括左缸体3-1、右缸体3-2、右安装底座3-3、左安装底座3-4、第一作功组件3-5、第二作功组件3-6、第三作功组件3-7、第四作功组件3-8、曲轴3-9、光电测速装置3-10、第四排气组件3-11、第三排气组件3-12、第二排气组件3-13和第一排气组件3-14；
左缸体3-1和右缸体3-2通过螺栓固连；所述左安装底座3-4、右安装底座 3-3分别与左缸体3-1、右缸体3-2通过螺栓固连；所述第一作功组件3-5、第二作功组件3-6、第三作功组件3-7和第四作功组件3-8分别与右缸体3-2的作功腔内间隙配合，各作功组件与曲轴3-9通过轴承3-5-9连接，同时各作功组件的连接点在曲轴3-9的圆上四点均布；曲轴3-9的两端通过滚动轴承与左缸体3-1和右缸体3-2连接；第一排气组件3-14、第二排气组件3-13、第三排气组件3-12和第四排气组件3-11分别与右缸体3-2的的排气腔配合，同时气门推杆与曲轴凸轮接触配合，光电测速装置3-10安装在曲轴3-10上并实时监测曲轴3-10的转速，监测作功机构运转状态；第一作功组件3-5、第二作功组件 3-6、第三作功组件3-7、第四作功组件3-8的结构组成相同；第一排气组件3-14、第二排气组件3-13、第三排气组件3-12和第四排气组件3-11的结构组成相同。
参见图14，第一作功组件包括皮碗3-5-1、第一活塞(发电端)3-5-2、第二活塞(发电端)3-5-3、动子叠片组3-5-4、叠片组压片3-5-5、主轴3-5-6，作功活塞(燃烧端)3-5-7、密封圈3-5-8、轴承3-5-9、定子叠片组定位块3-5-10 和皮碗压块3-5-11；所述轴承3-5-9与曲轴3-9上的轴过盈配合，同时在主轴 3-5-6的腰型槽中滚动，将曲轴3-9的转动带动主轴3-5-6做左右伸缩直线运动；所述定子叠片组定位块3-5-10与主轴3-5-6上的螺纹进行连接；所述第二活塞 (发电端)3-5-3与主轴3-5-6上的螺纹进行连接，将动子叠片组3-5-4和叠片组压片3-5-5压紧；所述第一活塞(发电端)3-5-2与主轴3-5-6上的螺纹进行连接，与第二活塞(发电端)3-5-3面接触；所述皮碗3-5-1和皮碗压块3-5-11 通过螺栓与第一活塞(发电端)3-5-2固连；所述作功活塞(燃烧端)3-5-7与主轴3-5-6通过螺纹连接。
参见图15，所述第一排气组件包括气门推杆3-11-1、弹簧3-11-2、气门盖 3-11-3、气门导套3-11-4、气门导管3-11-5、气门油封3-11-6、弹簧底座3-11-7、第一气门锁片3-11-8和第二气门锁片3-11-9；气门推杆3-11-1与曲轴1-9上的凸轮点接触；气门导套3-11-4与右缸体1-2的气门腔体过盈配合，同时通过螺栓与右缸体3-2固连；气门导管3-11-5与气门导套3-11-4过盈配合，与气门推杆3-11-1间隙配合；气门油封3-11-6与气门导管3-11-5过盈配合；第一气门锁片3-11-8、第二气门锁片3-11-9与气门推杆3-11-1的对应凹槽配合；所述弹簧3-11-2一端压住弹簧底座3-11-7，另一端压住气门导管3-11-5，置于气门导套3-11-4的腔体内。
四个作功组件均布在曲轴圆周的四个不同位置。燃气进入右缸体3-2内，作功活塞3-5-7在高压燃气的推动下进行作功行程，作功组件的主轴3-5-6带动曲轴3-9转动；推动作功组件的发电端的活塞在左缸体3-1内运动，在直线发电机内作功。在动子叠片组3-5-4运动到位之后，由于其他作功组件处于作功行程，曲轴3-9保持转动，曲轴3-9带动作功组件作反弹运动，进入排气行程。在作功活塞将废气压入排气腔室，作功室中废气沿着排气槽流到右缸体的排气腔体中；所述气门推杆3-11-1与主轴3-5-6的凸轮点接触，凸轮带动气门推杆3-11-1将排气阀打开，废气排出。
如附图16-18所示，预热燃烧系统包括4套独立预热燃烧装置，安装于同一个燃烧装置外筒2-5内；为了便于叙述，取其中一套预热燃烧装置进行说明；预热燃烧装置包括定位销2-1、第一燃烧装置密封铜片2-2、端面板2-3、第二燃烧装置密封铜片2-4、进气密封片2-6、燃烧盖板2-7、盖板锁紧螺栓2-8、压气进气节气阀2-9、压气进气底座2-10、电热塞2-11、燃烧室螺旋外筒2-12、外筒2-13、挡环2-14、内筒、嵌筒2-15、排气阀块2-16、测温传感器2-17、稳焰块2-19和注油嘴2-21。
其中，内筒由内筒出气段2-18和内筒进气段2-20共同组成；
如附图19所示，预热燃烧系统通过定位销2-1、螺栓与作功装置进行定位连接；燃烧室螺旋外筒2-12通过过盈配合置于燃烧装置外筒2-5的腔体之内，通过挡环2-14和端面板2-3将其压紧；压气进气节气阀2-9通过其上螺纹与燃烧装置外筒2-5连接；排气阀块与嵌筒2-15间隙配合，可以在其上沿着嵌筒2-15 内筒壁滑动；嵌筒2-15与内筒出气段2-18过盈配合；内筒进气段2-20与压气进气底座2-10过盈配合；外筒2-13与内筒出气段2-18、内筒进气段2-20皆为过盈配合；稳焰块2-19的端面一端与内筒出气段2-18端面接触，另一端与内筒进气段2-20端面接触；注油嘴2-21与压气进气底座2-10过盈配合；测温传感器2-17通过其上的螺纹与燃烧装置外筒2-5连接；燃烧装置外筒2-5的进气口，通过进气密封片2-6、燃烧盖板2-7和盖板锁紧螺栓2-8进行封闭压紧。
本发明中，高压燃气作动直线式发电装置的正常工作流程，将高压气体排入燃烧装置；在燃烧装置内，空气沿着燃烧室螺旋外筒2-12的螺旋槽流动，给燃烧室降温的同时给压气预热；之后，在燃烧室内进行燃烧，所述作功组件运动到达上止点，顶开燃烧装置的排气阀块2-16；燃气进入右缸体3-2内，推动作功组件向下止点运动，进入作功冲程，带动曲轴3-9转动，曲轴3-9带动其他不在作功冲程的作功组件同步运动；动子叠片组3-5-4直线运动，磁路的磁阻发生变化，通过励磁线圈产生电流；在动子叠片组3-5-4运动的同时也压缩腔体内的空气，将压缩空气压入储气筒中；在动子叠片组3-5-4运动到位之后，由于其他作功组件驱动曲轴3-9，作功组件开始反向向着上止点运动，进入排气冲程，作功室中的废气沿着排气槽流到右缸体3-2的排气腔体中；所述气门推杆与曲轴3-9的凸轮点接触，凸轮带动气门推杆3-11-1将排气阀打开，废气排出。
本发明中，高压燃气作动直线式发电装置在启动时，控制器控制蓄电池给发电系统供电，发电机起到电动的作用，产生磁力，牵引四组作功组件运动，开始压缩空气；待储气筒中的空气压强达到启动压强，将压气排入预热燃烧装置，开始燃烧，控制切断蓄电池个发电系统的供电；发电系统开始发电，并将电能存储在蓄电池内。
本发明中，作功组件的运动是受发电机的磁场约束的，确保作功组件在发电机腔体内是自对中的，保证机构运动的稳定性。
本发明中，所述的直线发电机是开关磁阻式直流发电机。所述定子线圈，均布在圆周上，可以是12组也可以是其他组数，定子线圈是并联在接线铜环上的。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。