[发明专利]斯特林循环机

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种诸如斯特林循环制冷机或动力机的斯特林循环机。

【背景技术】

按常规，像在这类型的斯特林循环机中一样，一种自由活塞型斯特林循环机设有一可滑动地插入汽缸内的活塞，以及大家都知道(例如，日本专利公开号为3769751)一种驱动装置(相当于本发明的电磁机构)设置在以往复驱动所述活塞的汽缸近端外周侧上。所述的驱动装置包括：与所述活塞近端连接的动子，所述动子包括在所述汽缸近端侧的外周上同轴延伸的短筒形支架和与所述支架固定的永磁体；定子，其包括设置在接近所述永磁体外周的环状电磁感应圈和电磁铁芯；以及设置在接近所述永磁体内周的导磁部分(其相当于本发明的内轭)。通常，如图13所示，所述的导磁部分通过用制成预定形状的薄钢板以径向排列而配置成整体上呈圆筒形，径向排列即为每一薄钢板的侧向自中轴放射状排列。另一种公知的自由活塞型斯特林制冷机包括设有移动轭(相当于本发明的内轭)的托架，所述的托架限定自由活塞型斯特林制冷机的电磁驱动机构(相当于本发明的电磁机构)，其中永磁体与所述移动轭连接(例如，在未审查的日本专利申请公开号为2004-180377中)。通过所述永磁体和所述移动轭连接，在所述内轭和所述永磁体之间就没有间隙，这样可以防止磁通密度的减少，而提高所述电磁驱动机构的功率密度。

【发明内容】

传统的自由活塞型斯特林循环机的问题在于整个斯特林循环机的外径过大，这是因为所述驱动装置的动子设置在所述活塞的外周侧，而且还有所述驱动装置的定子设置在所述动子的外侧。如果斯特林循环机的外径较大，则外壳要加厚以便承受内压，这样，斯特林循环机变得较笨重且制造成本也增加。通过减少电磁感应圈的匝数来减小所述定子的外径有可能减少铜的用量，然而，这又会出现电磁机构的性能下降的问题(驱动装置的机械动力输出或发电装置的机械动力的发电下降)，因为所述线圈产生的磁场变弱。还有可能使构成电磁感应圈的金属线变细，以确保电磁感应圈的匝数以及形成较小的定子外径，然而，这也会引起效率降低，因为金属线变细会引起铜耗增加。

因此，本发明的目的在于解决上述的问题，并提供一种廉价和有效的自由活塞型斯特林循环机，其整机的外径较小。

依照本发明权利要求1所述的一自由活塞型斯特林循环机，其包括汽缸、在所述汽缸中往复运动的活塞以及由定子和动子组成的电磁机构，其中所述动子由内轭和永磁体构成，所述的内轭由磁通导电材料制成，所述的永磁体设置在所述内轭的外侧，所述电磁机构的所述动子和所述活塞以轴向排列设置，以及所述电磁机构的所述定子以及所述汽缸也以轴向排列设置。

权利要求2所述的自由活塞型斯特林循环机是一依据权利要求1所述的斯特林循环机，其特征在于，所述动子的永磁体由所述活塞和限定所述动子的动子底部夹持并固定。

权利要求3所述的自由活塞型斯特林循环机是一依据权利要求1或2所述的斯特林循环机，其特征在于，所形成的动子的外径等于或小于所述活塞外径。

权利要求4所述的自由活塞型斯特林循环机是一依据权利要求1或2所述的斯特林循环机，其特征在于，所形成的定子的内径等于或大于所述汽缸内径。

权利要求5所述的自由活塞型斯特林循环机是一依据权利要求1至4中任一项所述的斯特林循环机，其特征在于，所述活塞的至少动子侧由电绝缘材料构成。

权利要求6所述的自由活塞型斯特林循环机是依据权利要求1至5中任一项所述的斯特林循环机，其特征在于，所述的内轭由金属线构成，而所述的金属线与所述动子和活塞的轴向大致上平行排列。

依照本发明权利要求1所述的斯特林循环机，通过如上所述制造的斯特林循环机，与传统结构中仅仅活塞外径相比，可减小所述电磁机构的动子外径。通过这样的配置，对于整个斯特林循环机来说，可减小设置在所述动子外侧的所述电磁机构的定子的内径和外径。此外，当所述电磁机构的定子内径和外径因设置在所述动子外部因而减小时，则与传统结构相比还可缩短线圈的金属线的长度，如果线圈的金属线厚度和匝数与传统结构相同的话。换句话说，如果电磁感应圈的横截面积与传统电磁机构的相同，那么由于平均线圈直径较小，本发明所用的铜量也较少。因此，不仅用铜量减少，而铜耗也减少，在这方面，可提高电磁机构的效率。

通过由所述活塞和所述动子底部夹持并固定所述动子的永磁体，所述活塞和动子可成为一体，以致于所述活塞和动子的组装容易，而且所述的斯特林循环机在轴向的尺寸也可减到最小。

此外，通过使所述动子的外径等于或小于所述活塞的外径，即使所述动子与所述活塞一起向所述汽缸移动，也可防止所述动子靠在所述汽缸上。