自由活塞斯特林发电机制造技术

本发明专利技术涉及发电技术领域，提供一种自由活塞斯特林发电机，包括：缸体和动力活塞，缸体一端形成膨胀腔，缸体内设有定位法兰和调相器，调相器设于定位法兰靠近膨胀腔一侧，定位法兰与调相器相连接，调相器外周侧设有热声单元，热声单元用于产生声功，定位法兰远离膨胀腔一侧形成安装腔；动力活塞设于安装腔内，动力活塞远离热声单元一侧连接有发电单元，动力活塞在声功作用下相对定位法兰往复移动；定位法兰与缸体形成动力活塞弹簧腔，动力弹簧腔位于热声单元和发电单元之间且与安装腔连通，动力活塞弹簧腔内设有第一电机冷却器，第一电机冷却器用于冷却热声单元侧流至发电单元侧的热量。由此，发电单元可以不受到热声单元侧较高温度的影响。的影响。的影响。

【技术实现步骤摘要】
自由活塞斯特林发电机


[0001]本专利技术涉及发电
，尤其涉及一种自由活塞斯特林发电机。

技术介绍

[0002]现阶段，对于某些散热条件较差的特定场合，要求自由活塞斯特林发电机的冷端排热温度尽可能地提高。然而现有的发电机，压缩腔与直线电机之间通过动力活塞与气缸进行隔离，结构十分紧凑，但压缩腔的热气会有一小部分穿过动力活塞间隙密封面进入直线电机，同时气缸也会将热量导入直线电机。在这一结构下，如果将直线电机冷却到显著低于压缩腔的温度，容易造成活塞、气缸上存在较大温度梯度产生热应力变形，从而导致间隙被破坏，电机动子无法正常工作。为了消除这一温度梯度，一般直线电机的冷却环境与发动机侧冷却器相同。因此提高排热温度意味着电机也需要工作在高温环境中，再加上电机自身的发热，永磁体温度还要高于电机外冷却温度，可能出现性能下降甚至退磁。此外，调相器的回中磁路也需要工作在高温下，失效风险较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供一种自由活塞斯特林发电机，用以解决现有技术中发电机无法应用在散热条件差的环境中的技术问题。
[0004]本专利技术实施例提供一种自由活塞斯特林发电机，包括：
[0005]缸体，一端形成膨胀腔，所述缸体内设有定位法兰和调相器，所述调相器设于所述定位法兰靠近所述膨胀腔一侧，所述定位法兰与所述调相器相连接，所述调相器外周侧设有热声单元，所述热声单元用于产生声功，所述定位法兰远离所述膨胀腔一侧形成安装腔；
[0006]动力活塞，设于所述安装腔内，所述动力活塞远离所述热声单元一侧连接有发电单元，所述动力活塞在所述声功作用下相对所述定位法兰往复移动；其中，
[0007]所述定位法兰与所述缸体形成动力活塞弹簧腔，所述动力弹簧腔位于所述热声单元和所述发电单元之间且与所述安装腔连通，所述动力活塞弹簧腔内设有第一电机冷却器，所述第一电机冷却器用于冷却所述热声单元侧流至所述发电单元侧的热量。
[0008]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述调相器包括调相器活塞，所述定位法兰远离所述动力活塞一侧构成气体弹簧活塞，所述调相器活塞内部设有与所述气体弹簧活塞对应设置的凸起部，所述凸起部与所述气体弹簧活塞间隙密封并将所述调相器内部空间分为热端气体弹簧腔和冷端气体弹簧腔。
[0009]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述调相器内还设有板弹簧，所述气体弹簧活塞一端与所述板弹簧相连接。
[0010]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述热声单元包括依次连接的高温换热器、回热器以及低温换热器，所述高温换热器靠近所述膨胀腔一侧设置；
[0011]所述定位法兰上设有连接孔，用于将所述热声单元侧产生的声功传输至所述动力活塞。
[0012]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述动力活塞顶部与所述定位法兰之间形成压缩腔，所述压缩腔与所述连接孔连通。
[0013]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述动力活塞与所述定位法兰间隙密封，所述动力活塞远离所述压缩腔一侧形成连通腔室，所述连通腔室与所述动力活塞弹簧腔连通。
[0014]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述缸体内还设有连接件，所述连接件中部形成有配合腔室，所述连接件设于所述定位法兰远离所述膨胀腔一侧；
[0015]所述动力活塞设于所述连接件与所述定位法兰之间，且所述连接件与所述定位法兰之间形成所述连通腔室。
[0016]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述发电单元包括连接杆，所述连接杆穿设于所述配合腔室并与所述动力活塞相连接，所述连接杆上设有永磁体，所述连接杆外周侧围设有内定子，所述缸体内还设有与所述内定子相对设置的外定子，所述外定子内部朝向所述永磁体一侧围设有铜线圈。
[0017]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述缸体内侧设有第二电机冷却器，所述第二电机冷却器设于所述连接件背离所述定位法兰一侧设置。
[0018]根据本专利技术一个实施例的自由活塞斯特林发电机，所述缸体外侧套设有第三电机冷却器，所述第三电机冷却器靠近所述发电单元外周侧设置。
[0019]本专利技术实施例提供的自由活塞斯特林发电机，通过定位法兰与缸体形成动力活塞弹簧腔，并通过在动力弹簧腔内设置第一电机冷却器进而避免热声单元侧的高温热量传输至发电单元侧，如此在外界散热环境较差的情况下，发电单元一侧不会受到热声单元侧较高温度的影响，保证发电单元高效、稳定地运行。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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的附图。
[0021]图1为本专利技术实施例自由活塞斯特林发电机的结构示意图；
[0022]图2为图1所示的另一实施例的结构示意图；
[0023]图3为图1所示的调相机构与定位法兰的配合结构示意图；
[0024]附图标记：
[0025]10、缸体；110、膨胀腔；120、定位法兰；1210、安装腔；1220、气体弹簧活塞；1230、连接孔；130、调相器；1310、调相器活塞；1320、凸起部；1330、热端气体弹簧腔；1340、冷端气体弹簧腔；1350、板弹簧；140、热声单元；1410、高温换热器；1420、回热器；1430、低温换热器；160、动力活塞弹簧腔；170、第一电机冷却器；180、压缩腔；190、连通腔室；1910、连接件；1911、配合腔室；1920、第二电机冷却器；1930、第三电机冷却器；
[0026]20、动力活塞；210、发电单元；2110、连接杆；2120、永磁体；2130、内定子；2140、外定子；2150、铜线圈。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0029]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自由活塞斯特林发电机，其特征在于，包括：缸体，一端形成膨胀腔，所述缸体内设有定位法兰和调相器，所述调相器设于所述定位法兰靠近所述膨胀腔一侧，所述定位法兰与所述调相器相连接，所述调相器外周侧设有热声单元，所述热声单元用于产生声功，所述定位法兰远离所述膨胀腔一侧形成安装腔；动力活塞，设于所述安装腔内，所述动力活塞远离所述热声单元一侧连接有发电单元，所述动力活塞在所述声功作用下相对所述定位法兰往复移动；其中，所述定位法兰与所述缸体形成动力活塞弹簧腔，所述动力弹簧腔位于所述热声单元和所述发电单元之间且与所述安装腔连通，所述动力活塞弹簧腔内设有第一电机冷却器，所述第一电机冷却器用于冷却所述热声单元侧流至所述发电单元侧的热量。2.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机，其特征在于，所述调相器包括调相器活塞，所述定位法兰远离所述动力活塞一侧构成气体弹簧活塞，所述调相器活塞内部设有与所述气体弹簧活塞对应设置的凸起部，所述凸起部与所述气体弹簧活塞间隙密封并将所述调相器内部空间分为热端气体弹簧腔和冷端气体弹簧腔。3.根据权利要求2所述的自由活塞斯特林发电机，其特征在于，所述调相器内还设有板弹簧，所述气体弹簧活塞一端与所述板弹簧相连接。4.根据权利要求1所述的自由活塞斯特林发电机，其特征在于，所述热声单元包括依次连接的高温换热器、回热器以及低温换热器，所述高温换热器靠近所述膨胀腔一侧设置；所述定位法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈燕燕，罗靖，罗二仓，余国瑶，张丽敏，孙岩雷，胡剑英，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：