CN203374391U

CN203374391U - 一种基于斯特林发动机的发电机

Info

Publication number: CN203374391U
Application number: CN201320422701.5U
Authority: CN
Inventors: 万斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Hangzhou Yingluowei Energy Technology Co ltd
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2014-01-01
Anticipated expiration: 2023-07-17

Abstract

本实用新型公开了一种基于斯特林发动机的发电机，包括封闭的气缸、设在气缸内的活塞，活塞的下端连接有活塞杆，气缸的两端通过管路连通，气缸上端的管路外设有加热器，气缸下端的管路外设有冷却器，位于加热器和冷却器之间的管路上设有换热器，气缸的下端设有发动机座，发动机座的下端连接有飞轮座，飞轮座内设有飞轮，发动机座的中心设有柱状腔，活塞杆的下端沿着柱状腔的轴线穿过并通过连杆与飞轮连接，柱状腔的内壁上设有与柱状腔同轴的环形线圈，活塞杆上设有与环形线圈对应的磁芯。因此，本实用新型具有结构简单，安装方便，整体结构更加紧凑、性能更加稳定的有益效果。

Description

一种基于斯特林发动机的发电机

技术领域

本实用新型涉及斯特林发动机技术领域，尤其涉及一种基于斯特林发动机的发电机。

背景技术

斯特林发动机是独特的热机，因为理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率，因此斯特林发动机在新能源发电以及军工方面具有广泛的应用。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的，这是一种外燃发动机，使燃料连续地燃烧，蒸发的膨胀氢气（或氦）作为动力气体使活塞运动，膨胀气体在冷气室冷却，反复地进行这样的循环过程，活塞柄的外端连接曲柄连杆机构，从而带动三相发电机转动，把机械能转化为电能。然而该种结构的斯特林发动机用于发电时，整体结构复杂、装配复杂、体积庞大，给安装也带来很多不便。

中国专利申请公布号：CN103184952A，授权公告日2013年7月3日，公开了一种紧凑型斯特林发动机，包括热腔体、冷腔体、动力气缸、配气活塞、动力活塞、回热器、齿轮齿条传动机构、凸轮机构等，动力气缸安装在热腔体和冷腔体形成的空间中同心安装，动力气缸进气端是直接与热腔连通，配气活塞在热腔体和冷腔体中，动力气缸从配气活塞中穿过，回热器是由若干在配气活塞的外圆周面上成螺旋状安装的肋片组成，可使工质气体在流过肋片时产生旋转，齿轮齿条传动机构来实现动力的输出，凸轮机构来实现配气活塞的往复运动。其不足之处是该种斯特林发动机内仍然设有齿轮齿条传动机构、凸轮机构，当需要把机械能转换为电能时，外界还需要接三相电机，因此整体结构仍然复杂、庞大，安装不便。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术中的斯特林发动机结构复杂、体积庞大，安装不便的不足，提供了一种结构简单，安装方便，整体结构更加紧凑、性能更加稳定的基于斯特林发动机的发电机。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于斯特林发动机的发电机，包括封闭的气缸、设在气缸内的活塞，活塞的下端连接有活塞杆，气缸的两端通过管路连通，气缸上端的管路外设有加热器，气缸下端的管路外设有冷却器，位于加热器和冷却器之间的管路上设有换热器，所述的气缸的下端设有发动机座，发动机座的下端连接有飞轮座，飞轮座内设有飞轮，发动机座的中心设有柱状腔，所述的活塞杆的下端沿着柱状腔的轴线穿过并通过连杆与飞轮连接，所述的柱状腔的内壁上设有与柱状腔同轴的环形线圈，所述的活塞杆上设有与环形线圈对应的磁芯。气缸内充满氢气，加热器吸收太阳光，使得气缸两端的气体产生温度差，从而使得活塞在气缸内上下往复运功，气缸柄上磁芯在环形线圈内上下往复运动切割磁感线，从而在环形线圈内产生电流，产生的电流从三相接头处与外界电路连接，该种斯特林发动机整体结构紧凑，体积小，结构简单，制造成本低，同时安装非常方便。

作为优选，所述的发动机座上的柱状腔的两端分别设有上密封板、下密封板，上密封板、下密封板的中心设有活塞杆孔，活塞杆孔内设有滑动轴承，所述的活塞杆从滑动轴承中穿过。上密封板、下密封板和柱状腔的侧壁共同构成一个相对封闭的空间，环形线圈、磁芯都设置在该封闭的空间内，性能更加稳定，滑动轴承能有效的减小活塞杆与活塞孔之间的摩擦力，运动阻力小。

作为优选，位于上密封板、下密封板之间部位的柱状腔的内壁上设有若干线圈定位槽，环形线圈安装在线圈定位槽内。线圈定位槽用于线圈的定位。

作为优选，磁芯包括磁体固定座、设在磁体固定座内的若干磁体，所述的磁体的S极、N极之间的连线与柱状腔的横截面平行。磁体的这种分布，使得磁体S极、N极的磁场密度大的磁感线与环形线圈垂直，保证磁芯运动时，磁感线与环形线圈垂直相互运动，从而在环形线圈内产生大电流，发电效率高。

作为优选，所述的发动机座的上端外侧面上设有环形缺口，环形缺口的侧面设有冷却槽，环形缺口的外侧设有密封套，密封套与冷却槽构成密封的冷却腔，密封套的下端设有与冷却腔连通的进液孔，密封套的上端设有与冷却腔连通的出液孔，进液孔、出液孔分别与所述的冷却器连通。由于磁芯与环形线圈之间的相对运动会产生热量，热量积聚在柱状腔内会产生高温区域，而温度较高时会严重影响磁芯的磁场，为了保持柱状腔内的合适的温度，把冷却器与冷却腔连通，冷却器内的冷却液源源不断的从进液孔进入冷却腔，对柱状腔内的环形线圈、磁芯冷却，从而保持良好的性能。

作为优选，所述的冷却槽的底部设有若干环形槽，所述的环形槽的截面呈半圆形。环形槽能增加冷却液与冷却槽底部的接触面积，冷却效果更加好。

作为优选，环形缺口的底部的环形平面上设有密封凹槽，所述的密封凹槽底部设有密封圈，密封套的下端端部设有与密封凹槽配合的密封凸台。密封凸台、密封圈、密封凹槽共同起到密封的作用，防止冷却液从冷却腔内渗漏出来。

因此，本实用新型具有结构简单，安装方便，整体结构更加紧凑、性能更加稳定的有益效果。

同时，本实用新型还能稳定的控制状腔内的温度，从而保持斯特林发动机稳定的发电，使用效果好，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图2为本实用新型中磁芯和线圈的结构示意图。

图3为图2中A-A处剖视图。

图4为本实用新型中发动机座的结构示意图。

图中：气缸1 活塞2 活塞杆3 管路4 加热器5 冷却器6 换热器7 发动机座8 飞轮座9 飞轮10 柱状腔11 环形线圈12 磁芯13 上密封板14 下密封板15 滑动轴承16 线圈定位槽17 磁体固定座18 磁体19 环形缺口20 冷却槽21 密封套22 进液孔23 出液孔24 环形槽25 密封凹槽26 密封圈27 密封凸台28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步描述：

如图1所示的一种基于斯特林发动机的发电机，包括封闭的气缸1、设在气缸内的活塞2，活塞的下端连接有活塞杆3，气缸1的两端通过管路4连通，气缸上端的管路外设有加热器5，气缸下端的管路外设有冷却器6，位于加热器5和冷却器6之间的管路上设有换热器7，气缸1的下端设有发动机座8，发动机座8的下端连接有飞轮座9，飞轮座9内设有飞轮10，飞轮10与活塞连动起到惯量平衡的作用，便于活塞的往复循环，无需润滑，活塞运行更加整体稳定、可靠，发动机座8的中心设有柱状腔11，发动机座8内的柱状腔11的两端分别设有上密封板14、下密封板15，上密封板、下密封板的中心设有活塞杆孔，活塞杆孔内设有滑动轴承16，活塞杆3从上到下依次穿过上密封板上的滑动轴承、柱状腔、下密封板上的滑动轴承并通过连杆与飞轮10连接，活塞杆与柱状腔同轴分布，如图2和体3所示，位于上密封板14、下密封板15之间部位的柱状腔11的内壁上设有若干线圈定位槽17，环形线圈12安装在线圈定位槽17内，每个线圈定位槽内的线圈之间相互串联在一起，活塞杆3上设有与环形线圈12对应的磁芯13，发动机座的外侧面上还设有电流输出接头，电流输出接头与环形线圈电连接。斯特林发动机的气缸内充满气体，本实施例中的气体采用氢气，加热器吸收外界热量后（比如太阳光等）导致气缸上端的气体温度升高，而气缸下端的气体收到冷却器的冷却后温度降低，从而形成温度差，当给飞轮一个初始的转动后使得活塞上下运动，热气体、冷气体经过换热器后交换，从而使得气缸上端与气缸下端的氢气交替膨胀、收缩，从而带动活塞在气缸内往复循环，此时活塞缸的磁芯也在环形线圈内上下运动，磁芯产生的磁场与环形线圈之间相对运动，相当于环形线圈不断的切割磁感线，根据电磁感应现象并结合楞次定律，环形线圈中会产生定向电流，环形线圈与发动机做外侧的电流输出接头连接，从而把电流输出。本实施例中，磁芯13包括磁体固定座18、设在磁体固定座内的若干磁体19，磁体的S极、N极之间的连线与柱状腔的横截面平行，磁体固定座上固定有两排条形磁体，每块条形磁体的S极、N极的方向都相同，从而在磁芯的S极、N极之间形成磁感线密集、强度大且均匀的磁场，磁芯随着活塞杆运动时使得环形线圈与磁感线之间相互切割，产生强度大的电流，发电效率高。该种集成式斯特林发动机具有整体结构简单、体积小，安装方便，性能稳定的有益效果。

如图1和图4所示，发动机座8的上端外侧面上设有环形缺口20，环形缺口20的侧面设有冷却槽21，环形缺口20的外侧设有密封套22，密封套的上端与发动机座之间螺纹连接，密封套22与冷却槽21构成密封的冷却腔，密封套22的下端设有与冷却腔连通的进液孔23，密封套的上端设有与冷却腔连通的出液孔24，进液孔、出液孔通过连接管分别与冷却器连通，与进液孔连通的连接管上设有自动调节阀门，冷却腔内设有温度传感器，温度传感器和自动调节阀门同时与控制器连接，当冷却腔内的温度升高时，温度传感器把信号传递给控制器，通过控制器控制自动调节阀门增大冷却液的流量，从而保持冷却腔的良好的冷却效果；冷却器内的冷却液从进液孔处进入冷却腔内，冷却腔内充满冷却液后又从出液孔处回到冷却器内，冷却器在给气缸内的气体冷却时，同时给柱状腔内的磁芯、环形线圈进行冷却，保持柱状腔内的温度，防止温度过高影响磁芯的磁场，从而保持良好的发电能力；冷却槽21的底部设有若干环形槽25，环形槽25的截面呈半圆形，环形槽能增加冷却液与冷却槽底部的接触面积，冷却效果更加好；环形缺口20的底部的环形平面上设有密封凹槽26，密封凹底26部设有密封圈27，密封套22的下端端部设有与密封凹槽配合的密封凸台28，当密封套拧入发动机座上的时候，密封凸台伸入密封凹槽内，随着螺纹的拧紧，密封凸台的端部压紧密封圈，从而实现密封，防止冷却液泄漏出来，冷却腔内的冷却液能稳定控制柱状腔内的温度，从而保持斯特林发动机稳定的发电，使用效果好，使用寿命长。

该种基于斯特林发动机的发电机中，气缸、活塞、活塞杆、磁芯、环形线圈以及冷却结构等都充分、合理的集成在发动机座内，结构非常紧凑，体积非常小，发动机座的下端与飞轮座连接，发动机座、飞轮座的内部空间相对密封并与外界环境完全隔离开，内部性能非常稳定，收到外界的干扰小，安装非常便利，同时使用寿命长，同时直接利用斯特林发动机气缸上的冷却器对环形线圈、磁芯、柱状腔进行冷却，冷却效果非常好，又没有增加成本。因此该种集成式斯特林发动机具有整体体积小、安装方便、成本低，性能稳定，使用寿命长的有益效果。

Claims

1.一种基于斯特林发动机的发电机，包括封闭的气缸（1）、设在气缸内的活塞（2），活塞的下端连接有活塞杆（3），气缸（1）的两端通过管路（4）连通，气缸上端的管路外设有加热器（5），气缸下端的管路外设有冷却器（6），位于加热器（5）和冷却器（6）之间的管路上设有换热器（7），其特征是，所述的气缸（1）的下端设有发动机座（8），发动机座（8）的下端连接有飞轮座（9），飞轮座（9）内设有飞轮（10），发动机座（8）的中心设有柱状腔（11），所述的活塞杆（3）的下端沿着柱状腔（11）的轴线穿过并通过连杆与飞轮（10）连接，所述的柱状腔（11）的内壁上设有与柱状腔同轴的环形线圈（12），所述的活塞杆（3）上设有与环形线圈（12）对应的磁芯（13）。

2.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，所述的发动机座（8）内的柱状腔（11）的两端分别设有上密封板（14）、下密封板（15），上密封板、下密封板的中心设有活塞杆孔，活塞杆孔内设有滑动轴承（16），所述的活塞杆（3）从滑动轴承（16）中穿过。

3.根据权利要求2所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，位于上密封板（14）、下密封板（15）之间部位的柱状腔（11）的内壁上设有若干线圈定位槽（17），环形线圈（12）安装在线圈定位槽（17）内。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，磁芯（13）包括磁体固定座（18）、设在磁体固定座内的若干磁体（19），所述的磁体的S极、N极之间的连线与柱状腔的横截面平行。

5.根据权利要求1所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，所述的发动机座（8）的上端外侧面上设有环形缺口（20），环形缺口（20）的侧面设有冷却槽（21），环形缺口（20）的外侧设有密封套（22），密封套与冷却槽构成密封的冷却腔，密封套（22）的下端设有与冷却腔连通的进液孔（23），密封套的上端设有与冷却腔连通的出液孔（24），进液孔、出液孔分别与所述的冷却器连通。

6.根据权利要求5所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，所述的冷却槽（21）的底部设有若干环形槽（25），所述的环形槽（25）的截面呈半圆形。

7.根据权利要求5或6所述的一种基于斯特林发动机的发电机，其特征是，环形缺口（20）的底部的环形平面上设有密封凹槽（26），所述的密封凹槽（26）底部设有密封圈（27），密封套（22）的下端端部设有与密封凹槽配合的密封凸台（28）。