[0001] 本发明属于本发明属于发电技术领域，公开了一种压缩空气动力发电机。

[0002] 电能属于二次能源，在交流发电过程中，发电厂要依据用电的需求发电，也就是说发多少电就必须用多少电，如耗电量与发电量不匹配，电网频率就会受较大的影响，电厂为了发电机均衡运转，也会通过峰谷电价的不同来调节需求，让企业自动的选择错峰用电，故对电能的分布式存储调用成了当前发电行业和工业用电大户所需要考虑的问题，各种形式的发电装置在不同类型的企业间大量应用。

[0003] 自由活塞交流发电机具有极大的效率潜能。自由活塞交流发动机通常是拥有活塞的交流发电机，活塞在自己的运动路径中可以自由移动，不与曲轴、齿轮和飞轮等连接，活塞体部分或者全部为永久磁铁。几乎在所有的自由活塞交流发电机中，都是通过燃烧产生的高温高压气体来推动活塞运动，使电磁线圈内部磁通量变化，从而产生电流。这样的自由活塞交流发电机主要存在如下问题：首先，燃烧会产生大量二氧化碳、氮氧化物和颗粒物等，对环境造成污染；其次，有的方案燃烧过程需要点火装置进行点火，这样使得无论是机械机构，还是控制方法上都相对复杂；另外，燃烧产生的高温对结构强度等也会造成非常大的影响。

[0004] 专家们实践了各种清洁的能源存储调用方式，试图将用电低谷时的低成本电储存起来，在用电高峰时投入使用。例如，某汽车制造行业计算机中心的电力是由两个独立的变电站分别提供的，如果一个变电站的电网发生故障，另一个变电站会迅速介入，如果两个变电站都发生了故障，飞轮储能气系统则会登场。计算机中心的储能器转子重达3吨，供电正常时，他们以每分钟3300转的转速不间断运行，当临时停电时，转子仅需30秒就能完全静止，并将全部动能送入发电机，转化为电能，起到应急供电的作用。但是，这种储存动能转化为电能的方式可持续的时间短，且转子的体积大，空间受限，只能作为应急发电使用。

[0005] 公告号为CN106246229A的中国发明专利申请公开了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和压缩空气能，推动永磁铁双头活塞移动切割磁感线产生感应电流的电能和热能，可以将用电低谷时的电能通过空压机转变为压缩空气能储存，在用电高峰时再将储存的压缩空气能通过线性发电机转化成电能，但是每个发电单元的两套进排气管的循环通断依靠多个电磁阀来完成，造成管路、阀件较多，经常会出现阀件堵塞、卡滞和阀件磨损带来的漏气，可靠性较低，而且每个冲程靠磁场来复位还有可能在壳体上产生感应电流，造成漏电损失或安全隐患。

[0016] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本发明进行描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于该实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0017] 参照图1，一种压缩空气动力发电机，包括活塞10、机壳8、回位弹簧12、引气管15、引气阀5、进气管6、排气管7、排气尾管18、储气罐，在所述机壳中部设置有引气口1，所述储气罐内储有压缩空气，储气罐出口通过所述引气管15与所述引气口1连通，引气阀5安装在引气管15上，控制引气管15的通断，活塞10整体呈圆柱状，由永磁材料制成，可在机壳腔内滑动，外周与机壳8内壁贴合，机壳8内外壁间嵌有电磁线圈9，当活塞10柱体处于竖直方向上时，其中部设置有同轴环形槽一，所述同轴环形槽一以上的部分为活塞上部，所述同轴环形槽一以下的部分为活塞下部，所述环形槽一与机壳8内壁形成联通室11，所述活塞顶部与机壳内腔顶之间区域形成气体膨胀室14，采购同型号回位弹簧12共7个，弹簧轴向垂直于活塞10下端面，均布于所述活塞10底部与机壳内腔底之间，活塞10下端面中心在活塞10下部设置有同轴环形槽二，所述同轴环形槽二与机壳8内壁形成尾气室19，在所述机壳中部还设置有进气口2，顶部设置有喷气口3和排气口4，下部设有泄气口13和尾气口20，进气口2与喷气口3之间通过进气管6从机壳8外连通，引气管15一端与引气口1连通，另一端接至所述储罐，排气口4和泄气口13通过所述排气管7从所述机壳外连通，所述排气尾管18从机壳外部与所述尾气口20连接。

[0018] 当活塞10位于上止点时，进气口2与引气口1均与所述联通室11连通，泄气口13被所述活塞下部封闭，尾气口20的位置位于所述活塞8下部端面以下所述机壳8腔壁上；具体位置应保证当活塞从上止点向下运动时，活塞8上部外周面能封闭进气口2直至活塞8运动到下止点，不管联通室如何随活塞移位，引气口1的位置始终位于所述联通室的内壁上，当所述活塞位于下止点时，泄气口13与尾气口20均与所述尾气室19连通。排气尾管18与压缩机相连，尾气经再次压缩后通过所述储罐后又进入所述引气管15。

[0019] 在机壳8内活塞运动上止点处设有限位凸台16，所述机壳8底部设有位置传感器17，能将活塞8底部的位置信息回传控制系统，控制引气阀5动作。

[0020] 该发电机工作程序主要包括三个过程的依次循环，即进气膨胀过程、自由膨胀过程和弹簧做功过程。其中进气膨胀过程和自由膨胀过程属于下行冲程，弹簧做功过程属于上行冲程。具体过程如下：

[0021] 进气膨胀过程：发电机启动时，首先打开引气阀，引气口1与进气口2处于联通状态。压缩空气进入联通室11，再通过进气管路6进入气体膨胀室14，推动活塞10下行。

[0022] 自由膨胀过程：活塞10下行过程中，当其顶部运行到进气口2处，其头部堵住进气口2，此时进入了自由膨胀过程，气体膨胀室内不再进气，且气体膨胀室14内的压缩空气释放压力，推动活塞向下运动。当尾气室19将排气管7和排气尾管18联通后，开始进行排气。气体膨胀室14内气体通过排气尾管18排出室外，直至活塞10运行到下止点。

[0023] 弹簧做功过程：从下止点开始，活塞10在回位弹簧12和空气弹簧13的推动下，开始上行。在活塞10上行开始后，尾气室19将排气管7和排气尾管18断开后，排气结束。活塞10继续上行，在活塞10快要运动到上止点附近时，联通室11使引气口1与进气口2处于联通状态，气体膨胀室14开始进气。当活塞10运行到上止点，即限位凸台16处时，弹簧做功过程结束，新的循环开始。

[0024] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。