CN117203413A - 线性发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性发电机，包括：至少一个吸入端口；至少一个膨胀腔室，和至少一个膨胀活塞；至少一个中央气缸；至少两个缩小气缸，其中所述缩小气缸的直径小于中央气缸的直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板；至少一个发电组活塞，其中所述组活塞的每个活塞位于中央气缸内并适于通过缩小气缸的隔板在缩小气缸的内部空隙内线性移动，并且其中每个所述活塞连接至振荡器；至少一个适于包含不可压缩的流体的流体腔室，其中所述流体腔室是更靠近发电活塞的膨胀活塞的边缘与发电活塞本身之间的空隙；至少两组磁体，其中每组磁体附接至振荡器；包括线圈绕组的至少两个端部分；和至少一个出口端口，其适于从所述膨胀腔室排出流体。本发明还涉及一种能量转换的方法。

Description

线性发电机

技术领域

本发明属于线性发电机的领域。更具体地说，本发明涉及一种自由活塞线性发电机的领域，该发电机适于以压缩气体(如空气)作为发电机的部件的初始运动的源来操作。

背景技术

根据现有技术，发动机通常包括多个移动部件，这涉及所述部件的接触，该接触导致所述部件的磨削，进而缩短发动机的寿命。这种机构显然需要更多的维护，并且由于不理想的磨削过程导致的不同部件的能量损失和变形，部件之间的频繁摩擦也会降低发动机的效率。

线性发电机将机械输入转化为电流。例如，已知利用带驱动轴向交流发电机提供输入。交流发电机利用感应来发电。例如，已知利用永磁体和导电线的绕组(即，线圈)之间的相对运动来生成电流。利用不同数量的磁体和绕组的配置生成不同效果的电流。

一个示例性线性发电机是包括静止的气缸和位于气缸内并适于在气缸内线性移动的活塞的设备。通过在气缸的内壁上定位一个磁体(或多个磁体)，并在活塞的外表面定位线圈，所述活塞在所述气缸内的移动生成电流的流动。根据其他示例性线性发电机，一个或多个磁体和线圈的定位是相对的，使得磁体被定位在活塞的外表面上，而线圈被定位在气缸的内表面上。

根据现有技术，许多相对的活塞式发动机包括设置在两个活塞之间的燃烧腔室。当燃烧在燃烧腔室内进行时，活塞被向相反的方向驱动，远离燃烧腔室。这种发动机还包括回弹机构，适于使活塞向装置的中心返回，为下一个循环做准备，从而避免了曲轴的使用。

本发明的目的是提供一种自由活塞线性发电机(为了简洁起见也简称为“FPLG”)，其允许在相对低压下的情况下进行流体的输入的操作。

本发明的另一个目的是提供一种FPLG，它可以使较短的膨胀冲程延长，同时增加磁体振荡器冲程、操作频率，并最终提高功率输出。

本发明的其他目标和优点将随着说明书的进行变得明显。

发明内容

本发明涉及一种线性发电机，其包括：至少一个吸入端口；至少一个膨胀腔室；至少一个膨胀活塞；至少一个中央气缸；至少两个缩小气缸，其中所述缩小气缸的直径小于中央气缸的直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板。

根据本发明，该发电机还包括至少一个发电组活塞，其中所述组活塞的每个活塞都位于中央气缸内，并适于通过缩小气缸的隔板在缩小气缸的内部空隙内线性移动，并且其中每个所述活塞都连接至振荡器。“发电活塞”这一词组指的是与振荡器连接的活塞，该振荡器参与了发电过程，下文将对其进行详细描述并在图中示出。

根据本发明，该发电机还包括至少一个流体腔室，该流体腔室包含不可压缩的流体，其中所述流体腔室是指更靠近发电活塞的膨胀活塞的边缘与发电活塞本身之间的空隙。不可压缩的流体用作将线性运动从膨胀腔室转移到振荡器的液体连接杆。本发明的发电机还包括至少两组磁体，其中每组磁体都附接至振荡器，包括线圈绕组的至少两个端部分，以及至少一个出口端口，适于从所述膨胀腔室中排出液体。根据本发明的一个实施例，该磁体为永磁体，并且根据本发明的另一个实施例，线圈绕组由矩形接线制成。

根据一个实施例，本发明的线性发电机包括中央气缸，该中央气缸包括至少一个吸入端口、至少一个膨胀腔室、至少一个第一组活塞和至少一个第二组活塞；至少两个缩小气缸，其中缩小气缸的直径小于中央气缸的直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板；第三组活塞，其中第三组活塞的每个活塞适于通过缩小气缸的隔板在缩小气缸的内部空隙中线性移动，并且其中每个所述活塞与振荡器连接。根据本发明的一个实施例，该缩小气缸进一步包括适于流体流入的孔。吸入端口适于由适当的连接装置(如适当的连接管)连接至吸入流体源。根据本发明的一个实施例，该吸入流体源是压缩空气。根据本发明的另一个实施例，吸入端口和吸入流体源之间的连接装置包括流量阀和/或压力表。

根据本发明的另一个实施例，发电机的端部分进一步包括通风开口，并且根据本发明的又一个实施例，发电机的端部分进一步包括回弹机构。这种回弹机构可以是例如空气弹簧或机械弹簧。

根据本发明的另一个实施例，发电机进一步包括至少一个电子单元和/或传感器，如压力表、温度计、速度传感器、加速度计、位置传感器、光学传感器、电流表、电压表等。根据一个实施例，电子单元适于与不同类型的传感器进行无线通信，而根据另一个实施例，电子单元(通过导线或其他方式)与传感器连接。根据本发明的另一个实施例，电子单元适于接收来自传感器的数据、处理数据和提供指令，和/或适于与发电机的流量阀进行通信并控制发电机的流量阀。根据本发明的另一个实施例，电子单元适于与外部设备进行通信。该电子单元还可进一步包括屏幕。

根据本发明的另一个实施例，发电机进一步包括轴承分隔器，该轴承分隔器位于第一组膨胀活塞的一个活塞和第二组膨胀活塞的一个相邻活塞之间。

根据本发明的另一个实施例，至少一个活塞包括橡胶部分，该橡胶部分也可适于用作密封环。

根据本发明的一个实施例，线性发电机进一步包括位于隔板和第三组活塞的发电活塞之间的回弹机构，其可以是，例如空气弹簧。

根据本发明的另一个实施例，膨胀腔室适于用作内燃腔室，并可进一步包括燃料/燃料空气混合物喷射部件。

根据本发明的另一个实施例，线性发电机进一步包括内部流体腔室和外部流体腔室，其中外部流体腔室包括空气膨胀腔室和工作流体腔室，并且其中外部流体腔室的工作流体腔室由一个或多个连接元件连接至内部流体腔室，该一个或多个连接元件可以是，例如适于容纳流体的管子。

本发明还涉及一种用于能量转换的方法，该方法包括以下步骤：

1、提供发电机，该发电机包括至少一个吸入端口、至少一个膨胀腔室、至少一个膨胀活塞和至少一个中央气缸，所述中央气缸在其两端与至少两个缩小气缸连通，所述至少两个缩小气缸具有的直径小于中央气缸的直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板；

2、提供至少一个发电组活塞，这些发电组活塞适于通过缩小气缸的隔板在缩小气缸的内部空隙内部线性移动，每个活塞都与振荡器相连；

3、提供至少一个流体腔室，该至少一个流体腔室适于容纳不可压缩的流体。

4、提供至少两组磁体，每组磁体附接到振荡器；

5、提供包括线圈绕组的至少两个端部分；提供至少一个出口端口，适于允许从所述膨胀腔室排出液体；以及

6、使得压缩流体流入所述中央气缸，从而使所述振荡器产生振荡运动，从而在所述线圈绕组中生成感应电流。

根据本发明的一个实施例，该压缩流体是空气，而根据本发明的另一个实施例，该方法包括使用一种不可压缩的流体，该不可压缩的流体用作用于机械运动传输的柔性液体连接杆。

附图说明

-图1是根据本发明的一个实施例的FPLG的立体横截面视图，其中第一活塞组的两个活塞在膨胀过程之前的初始位置彼此靠近；

-图2是立体横截面视图，与图1类似，但是位于如下的位置：在该位置中，由于膨胀腔室内的流动，第一活塞组的两个活塞相对于图1中所示的初始位置彼此相距更大的位置；以及

-图3是根据本发明的另一个实施例的FPLG的正面横截面视图，该FPLG包括外部流体腔室、内部流体腔室和它们之间的连接元件。

具体实施方式

本发明涉及一种线性发电机，为简洁起见，也可在描述中简称为“发动机”。根据本发明，该发动机包括中央气缸；膨胀腔室，该膨胀腔室位于中央气缸中；吸入端口，工作流体通过该吸入端口进入膨胀腔室；一个或多个流体出口端口；至少一对工作(即膨胀)活塞；由不可压缩流体制成的液体连接杆；一个或多个工作(即膨胀)活塞；一个或多个工作(即膨胀)活塞；不可压缩的流体制成的液体连接杆(其中短语“不可压缩的”不仅指即使在高压下也保持恒定密度的流体，还指在高压下其密度变化相对较小以至于可以忽略不计的流体，其也可称为“基本不可压缩”，例如液压流体)；以及其上附接有永磁体的至少一对振荡器。

如参考附图进一步描述的，本发明的一个显著优点是使用不可压缩(或基本不可压缩)的流体作为用于机械运动传输的柔性液体连接杆。因此，压缩本身不会浪费任何能量，并且动量转移可以最大化。流体的使用取代用于运动传输的机械连接杆的使用，这可使膨胀腔室中的工作活塞的膨胀冲程与振荡器通过线圈驱动磁体的冲程分离，还可节省能量(如因摩擦产生的热量)并减少部件的磨损。

描述中使用的另一个短语是“缩小气缸”，其描述振荡器的圆柱形壳体的缩小后的直径，该直径小于中央膨胀气缸的直径。当被工作活塞的更短的冲程驱动时，这种缩小气缸和液体连接杆一起可使振荡器的冲程延长。

发电机的运行基于将流体注入膨胀腔室。所述流体也被称为“入口流体”，并且可以是例如压缩空气。缩小气缸可以增加附接到振荡器的磁体的冲程长度和速度，而无需增加入口流体的体积或其压力。

根据本发明，在下面的详细描述中参考了附图，这些附图示出了本发明的一个示例性实施例。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，该实施例可以与其他部件组合，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。

图1示出了根据本发明一个实施例的装置的立体横截面图，描绘了示例性自由活塞线性发电机(FPLG)100。FPLG 100包括中央气缸101和一对缩小气缸102，其中缩小气缸102的直径小于中央气缸101的直径。

图1还示出了三组活塞——第一活塞组103、第二活塞组104和第三活塞组105。FPLG 100包括三个相对的活塞组——中央气缸101的内部容积包括第一活塞组103和第二活塞组104，并且缩小气缸102包括第三活塞组105。膨胀腔室106位于第一组活塞103之间。中央气缸101适于吸入端口(如吸入端口107)的注入，吸入工作流体如压缩气体(如空气)通过该吸入端口流入并膨胀进入膨胀腔室106。

图1示出在入口工作流体进入膨胀腔室106发生膨胀之前，第一活塞组103的两个活塞在初始位置彼此靠近的位置。图2示出立体横截面图，与图1类似，但示出的是第一活塞组103的两个活塞相对于图1中所示的初始位置彼此距离更大的位置。当入口流体进入膨胀腔室106时，所述活塞之间就会出现距离，从而对所述活塞施加压力并导致其膨胀运动。

图1和图2还示出出口端口121，其适于从膨胀腔室106中排出流体。根据本具体实施例，由位于中央气缸101的壁的内部的狭槽(未图示)将出口端口121与中央气缸101的内部容积连接，这使得流体从膨胀腔室106流入出口端口121，但是当然，所述狭槽和出口端口的数量和位置可根据最佳操作所需的必要膨胀冲程长度和出口流而变化。

图1还示出了流体腔室108，该流体腔室适于容纳作为柔性液体连接杆的不可压缩的流体，该柔性液体连接杆将工作活塞与振荡器连接起来，并且实现平稳的机械运动转移。因此，当第二活塞组104的活塞远离膨胀腔室106时，它们推动所述不可压缩流体，所述不可压缩流体推动与振荡器109连接的第三组活塞105的活塞。第一组活塞103的每个活塞与第二组活塞104的每个活塞连接，并被轴承分隔器119分隔开来。

当第三组活塞105的活塞被第二组活塞104推向该装置的两侧时，最初位于中央气缸101的内部空隙内侧的不可压缩的流体被迫进入缩小气缸102的空隙，并且由于缩小气缸102的直径更小，因此将增加流体的速度，这直接反映在与第三组活塞105的活塞连接的振荡器109的速度上。

磁体110被牢固附接至振荡器109，根据本实施例，磁体110为永磁体。FPLG 100还包括适于容纳磁体110的端部分111，并且包括线圈绕组112和通风开口113。根据另一个实施例，可以在磁体和线圈之间进行切换。

当磁体110在端部分111内移动时，永磁体110相对于相应的线圈绕组112移动，从而产生电流。线圈绕组可以例如由许多矩形接线组成(其中每个矩形接线形成线圈的狭槽)，这些矩形接线可以增加每个狭槽中的匝数，从而提高电流密度，并且最终提高功率输出。

磁体110的边缘和/或端部分111的边缘还可以包括回弹机构，如空气弹簧或机械弹簧，以触发部件朝向FPLG 100的中心的反向运动。当部件返回到其初始位置时，就可以进行另一个循环。

根据图1和图2的实施例，线圈绕组112被划分为多个狭槽，因此系统可以通过控制单元(在进一步描述中也被称为“电子单元”)中每一时刻接收到的电流值来“知道”从每个线圈接收到多少电流，这指示磁体110在端部分111内的位置，从而可以控制不同动作的时机，例如工作流体的吸入时机。

每个活塞具有的直径基本上与其对应的气缸的直径的尺寸相同，以便密封每个腔室。根据本发明的一个实施例，所有活塞或部分活塞可包括橡胶密封环或在其圆周上添加橡胶部分添加物，以改进密封能力，如图1和图2所示的橡胶114。

根据本发明的一些实施例，FPLG 100包括一个或多个传感器或压力表(图中未示出)。这些传感器可以提供例如压力、温度、速度或运动监测，从而提供处理这些测量的能力，并使用这些测量来控制装置，以及能够安排FPLG 100的周期。根据本发明的一个实施例，这些传感器位于FPLG 100内侧的不同位置，不会干扰内部部件的移动，并适于与外部电子单元进行通信。根据本发明的另一个实施例，这些传感器通过导线连接至电子单元，并通过经过指定的钻头到达FPLG 100的内部空隙。虽然图中没有显示钻头，但对于本领域的任何技术人员来说，如何将钻头与本发明的发电机结合起来是显而易见的。

根据本发明的一些实施例，FPLG 100包括回弹机构。参照图1和图2的实施例，如上所述，端部分111还可以包括回弹机构，如空气弹簧或任何种类的机械弹簧，以触发部件朝向FPLG 100的中心的反向运动。另一个适于定位空气弹簧的位置是缩小气缸102的内部空隙，其位于牢固连接至缩小气缸102的隔板120和组105的活塞之间。当第三组活塞105的活塞远离发电机100的中心移动时，由于隔板120的位置是恒定的，而组105的活塞是运动的，因此位于缩小气缸102的所述空隙中的流体被压缩。因此，所述容积中的压力增加，从而导致组105的活塞的反向运动。

图1和图2还示出了缩小气缸102上作为流体入口的孔115，其适于允许流体进入组105的活塞和隔板120之间的空隙，从而提供控制所述容积内压力的能力，所述容积内的压力可用作空气弹簧。根据本发明的另一个实施例，FPLG 100还包括外部压力传感器，该外部压力传感与空气入口即孔115集成在一起，可以控制进入缩小气缸102的空隙(其也可称为“回弹容积/回弹腔室”)的流体的压力和质量。

传感器的另一个可能的位置是端部分111的边缘，并且根据本发明的另一个实施例，所述端部分111的边缘容纳回弹空气弹簧腔室。根据本发明的一个实施例，部分111的边缘是密封的并且适于用作腔室，而根据本发明的另一个实施例，部分111包括独立的内部空气弹簧腔室(图中未示出)。当然，本发明并不局限于针对传感器和/或回弹机构的放置的任何特定位置，并且本领域技术人员显然可以非常容易地将不同传感器的适当接入点添加到装置中。根据本发明的一个实施例，可以根据活塞的位置来定时吸入流体，这可以通过使用检测位置的适当的传感器或简单地通过测量由每个线圈生成的感应电流来控制，其指示磁体110相对于线圈绕组112的位置。

根据本发明的一个实施例，FPLG 100还包括电子单元，如图1和图2所示的电子单元116，它接收来自不同传感器的信息和装置的输出(如电流、电压、频率等)，并且根据电流和电压数据测量，可以很容易地计算出磁体110在该速度下的位置。根据本发明的另一个实施例，与包括两个电子单元(装置的每侧各一个)的图1和图2的实施例不同的是，FPLG包括单个电子单元，该单个电子单元接收来自所有传感器的关于设备的所有部件的信息。根据本发明的另一个实施例，电子单元(如单元116)适于与远处的额外的电子单元和/或计算机和/或智能手机和/或数据处理单元进行通信。根据本发明的另一个实施例，FPLG的一个或多个电子单元包括屏幕，并且也适于在所述屏幕上呈现和监控数据。

根据本发明的另一个实施例，电子单元还可以向用户和/或调节部件(如流量阀)或控制FPLG的运行的任何其他部件发送命令，并且收集到的关于FPLG的性能的信息可以表明需要改变例如吸入工作流体的流速或发动机的频率，以便控制负载并获得所需的输出。图1和图2示出了示例性流量阀117，其控制吸入工作流体从其来源(在本例中为压缩空气罐118)通过吸入端口107流入膨胀腔室106。

应该注意的是，本发明并不以任何方式限制压缩空气的使用，也不限制任何类型的材料(例如不可压缩的流体或位于第三组活塞的活塞和请愿书之间的流体)。还应注意的是，可以用增加膨胀腔室内的压力的其他方法来取代压缩空气或其他流体的使用，从而引起发动机的活塞的移动。例如，这种常见的方法就是内燃法，它可以很容易地取代本发明的装置中的加压流体的使用。当然，这需要在结构上稍作调整，例如燃料喷射部件，但由于这是一种众所周知的方法，因此任何熟悉本领域的人显然都可以非常容易地进行操作。

根据图1和图2的实施例，在需要用电时，将最初储存在压缩空气罐118内的压缩空气注入膨胀腔室106。结果，压缩空气在膨胀腔室106中膨胀，并驱动第一组活塞103的活塞线性移动。第一组活塞103的移动导致第二组活塞104在同一方向上的移动，其中两个组103和104位于中央气缸101的空隙内。然后，第二组104的移动通过不可压缩液体从气缸101进入缩小气缸102的强制流动导致第三组活塞105的移动，其中第三组105位于缩小气缸102的空隙内。如上所述，位于第二和第三组活塞(104和105)之间的流体腔室108包括基本上不可压缩的流体，该基本上不可压缩的流体作为液体连接杆并用作用于运动转移的装置，在此过程中没有大量的能量损失。

如前所述，如图1和图2所示，FPLG 100包括隔板120，隔板120除了它们牢固地连接至缩小气缸102从而充当气缸102的内部容积中的屏障的事实之外，它们还允许在其中滑动的振荡器109的线性运动。隔板120还限制第三组活塞105的活塞能够行进的距离，从而限制磁体110的移动。

应该注意的是，如图1和图2所示，由于流体腔室108是由第二(104)和第三(105)组活塞的活塞之间的空间限定的，因此腔室108的尺寸和位置取决于相邻活塞的位置，而不是取决于硬质的特定结构。

图1和图2还示出了轴承分隔器119，它位于活塞组103和104之间的空间中，位置不变。在图1中，轴承分隔器119更靠近组104的活塞，以便允许组103的活塞远离装置的中心移动。然而，在图2中，轴承分隔器119更靠近组103的活塞，因为它们向轴承分隔器119移动，而组104的活塞则远离轴承分隔器119移动。这样的轴承分隔器为所述活塞提供了最大距离，并减少了对额外的硬质部件的需求，并且相反，它们之间的流体(如空气)在施加的压力的作用下提供了运动转移。轴承分隔器119还适于通过用作密封部件来防止流体的流动。

图3是根据本发明的另一个实施例的FPLG 300的正面横截面视图，该FPLG包括外部流体腔室301、内部流体腔室302和它们之间的连接元件303。图3的实施例与图1和图2的实施例类似，只是用外部流体腔室301、内部流体腔室302和连接元件303替换中央气缸101及其附属部件。根据本实施例，流体腔室301包括吸入端口304，流体(如压缩空气)可通过吸入端口304注入到腔室305。当流体被注入时，它在空气膨胀腔室305的容积中膨胀，推动膨胀活塞306向下并形成膨胀冲程。

FPLG 300还包括工作流体腔室307，其中所述流体充当用于机械运动传输的柔性液体连接杆，如前参照图1和图2所述。活塞306的移动迫使位于腔室307内的液体流经连接元件303并到达内部流体腔室302。所述元件303可以例如是管子，也可以是用于流体的任何其他通道。

与第一个实施例类似，由于流体进入流体腔室302，不可压缩的流体流入缩小气缸，通过周围的线圈驱动磁体振荡器，并生成电力。

活塞306由迫使液体进入元件303的隔板309组成，并且腔室301进一步包括分隔件308，分隔件308将腔室305的工作流体与腔室307的运动转移流体分离。根据本实施例，腔室305包括压缩空气，腔室302和307包含运动转移液体，这是一种不可压缩的液体，例如油。活塞306和分隔件308之间的容积内的流体是空气，并且分隔件308和隔板309之间的容积内的流体也是空气，但是当然也可以用适于以FPLG的压力值操作的任何其他流体代替。元件308和309之间的空隙也可以处于真空状态。FPLG 300进一步包括排气口310。当膨胀活塞306向下移动时，它打开端口310。同时，由于膨胀，腔室305中的气压下降，并且腔室305中的空气通过端口310离开该容积。

本实施例的一个优点是仅需一个活塞就能使得两个振荡器都产生移动的事实，而之前的实施例需要两个独立的活塞，这也是与现有技术相比的一个显著优点。使用数量更少的部件显然更具成本效益，并且还能减少维护需求。

本实施例的另一个显著优点是该版本缩短了发电机的总长度的事实，并且此外，由于腔室301和连接元件303不受限于具体位置或与FPLG的其他部件之间的距离，因此还具有几何上的灵活性。本领域技术人员将理解，生成的电流可以通过一套先进的电力电子装置提供，该电力电子装置包括整流器和变频器/适配器，以调节和优化系统的电力输出。线性发电机的电力输出与振荡器的速度和其行进的冲程长度的乘积成正比。根据本发明，并且由于柔性液体连接杆与缩小气缸的集成相结合，速度和振荡器行进的冲程长度以一个比率相乘等于中央膨胀气缸的大直径与缩小气缸的直径之比的平方，其可称为“延长系数”。这导致电力输出的放大等于“延长系数”的平方的一定比例。本发明提供了优于现有技术的显着优点，通过从相当短的膨胀冲程(即，从适于由相对低压的工作流体触发的相对小的膨胀工作体积)生成电力的有用量值。更短的膨胀冲程提高了振荡器的振荡频率，并且最终使功率输出额外增加。

根据本发明的一个实施例，膨胀腔室是由轻质的金属复合材料或聚合物基复合材料制成的相对轻质的膨胀腔室，但是当然，本发明的膨胀腔室并不局限于任何特定类型的材料，也不限于一定的重量。这同样适于本发明的所有部件和材料，尤其是磁体振荡器。

根据本发明，缩小气缸提供了冲程延长机构，其允许在低气压下操作(这意味着效率提高)。此外，它还缩短了膨胀冲程，这提高了操作频率，并且最终增加了功率输出。冲程延长机构使得振荡器的冲程延长，并以大气缸和小气缸的直径比的平方为系数放大其速度，从而提高功率输出。另一个额外的优点是，当使用压缩空气作为工作流体时，缩短的膨胀冲程可提供更低的压力比率并且减少空气冷却，这随后减少冷凝流效应。此外，它降低系统对压力波动的敏感性，也显著减少工作流体的消耗，并有助于发动机的稳健性。

与现有技术相比，本发明的显著优点是将单个膨胀腔室与双振荡器相结合的事实，其中振荡器位于缩小气缸内，提供了减少的工作流体消耗以及更高的效率和功率密度。除了改进发动机的效率的巨大优点外，使用超低温和低压工作流体减少机械负荷和热负荷，并允许使用刚性和热阻最小的轻质材料，这在提高发电的同时显著降地降低发电机的总重量。

在描述中提到了“流体”，并且应当注意的是，该短语指的是任何流体、气体或液体，例如空气、液压流体、气体混合物等。根据本发明的一些实施例，流入膨胀腔室的流体还可以被重新定向并在重复中的冲程中被重复使用。

根据本发明的另一个实施例，双膨胀活塞/工作活塞和双振荡器能够被装配成并联配置(在常见的FPLG发动机中称为双模块系统)。在这种并联配置中，发动机包括两个独立的膨胀腔室，每个膨胀腔室都适于以相反的方向驱动每个配置的活塞和振荡器。换句话说，发动机能够用这样一种方式装配：在该方式中，两侧是平行且相对(为了平衡)的，而不是如图中所示的在一条线上。

虽然已经通过说明的方式描述了本发明的实施例，但是应理解，本发明可以进行很多变形、修改和适应而不超出权利要求的范围。

Claims (33)

1.一种线性发电机，包括：

a)至少一个吸入端口；

b)至少一个膨胀腔室和至少一个膨胀活塞；

c)至少一个中央气缸；

d)至少两个缩小气缸，其中所述缩小气缸的所述直径小于所述中央气缸的所述直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板；

e)至少一个发电组活塞，其中所述组活塞的每个活塞位于所述中央气缸内，并适于通过所述缩小气缸的所述隔板在缩小气缸的所述内部空隙内线性移动，并且其中每个所述活塞连接至振荡器；

f)至少一个流体腔室，所述至少一个流体腔室适于包括不能压缩的流体，其中所述流体腔室是更靠近所述发电活塞的所述膨胀活塞的所述边缘与所述发电活塞本身之间的所述空隙；

g)至少两组磁体，其中每组磁体附接到振荡器；

h)至少两个端部分，所述端部分包括线圈绕组；以及

i)至少一个出口端口，所述出口端口适于从所述膨胀腔室排出流体。

2.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括：至少一个第一组膨胀活塞、

和至少一个第二组膨胀活塞，以及至少两个流体腔室，所述至少两个流体腔室包括不能压缩的流体，其中每个流体腔室是膨胀活塞和相邻的发电活塞之间的所述空隙；

3.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述吸入端口适于由适当的连接装置连接到吸入流体源。

4.根据权利要求3所述的线性发电机，其中所述吸入流体源是压缩空气。

5.根据权利要求3所述的线性发电机，其中所述吸入端口与所述吸入流体源之间的所述连接装置包括流量阀。

6.根据权利要求3所述的线性发电机，其中所述吸入端口与所述吸入流体源之间的所述连接装置包括压力表。

7.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述端部分进一步包括通风开口。

8.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述端部分进一步包括回弹机构。

9.根据权利要求8所述的线性发电机，其中所述回弹机构是空气弹簧。

10.根据权利要求8所述的线性发电机，其中所述回弹机构是机械弹簧。

11.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括至少一个电子单元。

12.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括以下列表中的至少一个所述传感器：压力表、温度计、速度传感器、位置传感器、加速度计、光学传感器、电流表和电压表。

13.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元适于与不同类型的传感器进行无线通信。

14.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元连接至不同类型的传感器。

15.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元适于接收来自传感器的数据、处理所述数据和提供指令。

16.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元适于与所述发电机的流量阀进行通信和控制所述发电机的流量阀。

17.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元进一步包括屏幕。

18.根据权利要求11所述的线性发电机，其中所述电子单元适于与外部设备进行通信。

19.根据权利要求2所述的线性发电机，进一步包括轴承分隔器，所述轴承分隔器位于所述第一组膨胀活塞的一个活塞和所述第二组膨胀活塞的一个相邻活塞之间。

20.根据权利要求1所述的线性发电机，其中至少一个活塞包括橡胶部分。

21.根据权利要求20所述的线性发电机，其中橡胶部分是密封环。

22.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述磁体是永磁体。

23.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述线圈绕组由矩形接线制成。

24.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括回弹机构，所述回弹机构位于所述隔板和所述发电活塞之间。

25.根据权利要求24所述的线性发电机，其中所述回弹机构是空气弹簧。

26.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述缩小气缸进一步包括适于允许流体的入口的孔。

27.根据权利要求1所述的线性发电机，其中所述膨胀腔室适于用作内燃腔室。

28.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括燃料/燃料空气混合物喷射部件。

29.根据权利要求1所述的线性发电机，进一步包括内部流体腔室和外部流体腔室，其中所述外部流体腔室包括空气膨胀腔室和工作流体腔室，并且其中所述外部流体腔室的所述工作流体腔室由一个或多个连接元件连接至所述内部流体腔室。

30.根据权利要求29所述的线性发电机，其中所述一个或多个连接元件是适于容纳流体的管子。

31.一种用于能量转换的方法，包括：

a)提供发电机，所述发电机包括至少一个吸入端口、至少一个膨胀腔室、和至少一个膨胀活塞，和至少一个中央气缸，所述中央气缸在所述中央气缸的两端与至少两个缩小气缸连通，所述至少两个缩小气缸具有的直径小于所述中央气缸的所述直径，并且其中每个缩小气缸包括隔板；

b)提供至少一个发电组活塞，所述至少一个发电组活塞通过所述缩小气缸的所述隔板在缩小气缸的所述内部空隙内线性移动，每个所述活塞连接至振荡器；

c)提供至少一个流体腔室，所述至少一个流体腔室适于容纳不能压缩的流体；

d)提供至少两组磁体，每组磁体附接到振荡器；

e)提供包括线圈绕组的至少两个端部分；

f)提供至少一个出口端口，所述至少一个出口端口适于从所述膨胀腔室排出流体；以及

g)使得压缩流体流入所述中央气缸，从而使所述振荡器产生振荡运动，从而在所述线圈绕组中生成感应电流。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述压缩流体是空气。

33.根据权利要求31所述的方法，包括不能压缩的流体，所述不能压缩的流体用作用于机械运动传输的柔性液体连接杆。