TWM600796U - 無刷馬達之斯特林引擎發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，包括一驅動主體、一發電機構、以及一散熱單元，驅動主體包含一缸座、以及設於缸座上的一加熱缸與一冷卻缸，且加熱缸具有一第一活塞，而冷卻缸則具有一第二活塞，發電機構包含一連結第一活塞而延伸的第一曲柄、一連結第二活塞而延伸的第二曲柄、以及一無刷馬達，無刷馬達由一定子與一轉子構成，轉子連結於第一曲柄與第二曲柄之間，散熱單元則設於冷卻缸處，且無刷馬達之轉子外設有複數飛輪片，且各飛輪片彼此疊置而形成配重。

Description

無刷馬達之斯特林引擎發電裝置

本創作係與一種將熱能轉換成動能之熱機（heat enginne）有關，尤指一種利用斯特林引擎提供無刷馬達進行發電的無刷馬達之斯特林引擎發電裝置。

按，斯特林引擎（Stirling engine）為一種外燃往復運動式引擎。它主要包含二氣缸，並對其中一氣缸加熱、而另一氣缸則提供卻卻；加熱氣缸係由外部熱源供熱，冷卻氣缸則由外部冷卻降溫，且前述二氣缸內部相連通，以藉由其內部進行活塞運動，從而可將其內部的氣體在二氣缸內流動，藉以交互作用而達到對外作功之目的。

然而，應用於發電上，為了使上述二氣缸皆能順利進行完整一圈的轉動以使馬達運轉，故通常會增設一配重來提供轉動上所需的慣性。而習知的配重通常是以一一體式的飛輪構成而使生產較為不易，且其慣性矩固定，故欲調整動平衡時也相對較為困難。

此外，傳統採用斯特林引擎的發電機，通常在作動上無法整合以致其產生的效能也較受到限制。

有鑑於此，本創作人係為改善並解決上述之缺失，乃特潛心研究並配合學理之運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺失之本創作。

本創作之主要目的，在於可提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其係在配重上採用可任意調整片數與選用適當外徑大小的飛輪片，以藉由片狀的設計達到生產容易、組裝便利於動平衡調整之目的。

本創作之另一目的，在於可提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其係透過上述片狀飛輪片所構成的配重，再搭配無刷馬達，即可使配重在運轉上的慣性矩能抵消無刷馬達的發電磁力切割阻抗、以及旋轉動力的蓄能，如此即可減少因磁力阻抗而造成的活塞抖動，進而降低引擎在整體上的震動，且在電力輸出上也能更加均勻而無產生較大的波動。

本創作之再一目的，在於可提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其係透過熱管傳遞高溫，可加大氣缸內的溫差而使引擎扭力及轉速提升。

本創作之次要目的，在於可提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其係可簡化斯特林引擎的配置，從而便於帶動無刷馬達運作，且更能透過複數並列的方式予以整合，以提高其發電效能。

為了達成上述之目的，本創作係提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，包括一驅動主體、一發電機構、以及一散熱單元，驅動主體包含一缸座、以及設於缸座上的一加熱缸與一冷卻缸，且加熱缸具有一第一活塞，而冷卻缸則具有一第二活塞，發電機構包含一連結第一活塞而延伸的第一曲柄、一連結第二活塞而延伸的第二曲柄、以及一無刷馬達，無刷馬達由一定子與一轉子構成，轉子連結於第一曲柄與第二曲柄之間，散熱單元則設於冷卻缸處；其中，無刷馬達之轉子外設有複數飛輪片，且各飛輪片彼此疊置而形成配重。

為了達成上述之目的，本創作係提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，包括二驅動主體、二發電機構、以及一散熱單元，二驅動主體彼此並列且對稱配置，各驅動主體皆包含一缸座、以及設於缸座上的一加熱缸與一冷卻缸，且加熱缸具有一第一活塞，而冷卻缸則具有一第二活塞，二發電機構分別對應二驅動主體，並皆包含一連結第一活塞而延伸的第一曲柄、一連結第二活塞而延伸的第二曲柄、以及一無刷馬達，無刷馬達由一定子與一轉子構成，其中轉子連結於第一曲柄與第二曲柄之間，散熱單元則包含至少一熱管跨貼於二驅動主體之缸座上，且熱管二端分別朝向二驅動主體之冷卻缸外延伸，並穿設複數鰭片；其中，無刷馬達之轉子外皆設有複數飛輪片，且各飛輪片彼此疊置而形成配重。

為了能更進一步揭露本創作之特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作之詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本創作加以限制者。

請參閱圖1及圖2，係分別為本創作之立體外觀示意圖、以及以俯視視角之剖面示意圖。本創作係提供一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其係可兩兩並列且對稱配置（即如本創作所舉之實施例），並各包括一驅動主體1、一發電機構2、以及一散熱單元3；其中：

該驅動主體1係包含一缸座10、以及設於該缸座10上的一加熱缸11與一冷卻缸12，且該加熱缸11具有一加熱腔室110、一於該加熱腔室110內作活塞運動的第一活塞111、以及一位於加熱腔室110末的加熱部112，而該冷卻缸12亦具有一冷卻腔室120、以及一於該冷卻腔室120內作活塞運動的第二活塞121。同時，該缸座10上係設有分別供加熱缸11與冷卻缸12設置的一第一位置100與一第二位置101，於第一位置100與第二位置101之間設有一連通彼此的移氣通道102，該移氣通道102亦連通加熱腔室110與冷卻腔室120。此外，上述第一活塞111與第二活塞121係朝向缸座10同一側處，而加熱部112則為反向設置。

該發電機構2包含一連結上述第一活塞111而延伸的第一曲柄20、一連結上述第二活塞121而延伸的第二曲柄21、以及一連結於第一曲柄20與第二曲柄21間的無刷馬達22，該無刷馬達22由一定子220與一轉子221構成，其中之轉子221由第一、二曲柄20、21分別受第一、二活塞111、121推動而對定子220產生旋轉，進而以磁生電的方式達到發電之目的。更詳細地，該轉子221外可增設複數飛輪片23，各飛輪片23彼此疊置而形成配重；另，該定子220則可以一支架24連結至該缸座1上，以支撐定子220設置。

該散熱單元3主要係設於上述冷卻缸12處。而在本創作所舉之實施例中，該散熱單元3可由至少一熱管30跨貼於缸座1上，再於熱管30延伸至冷卻缸12處穿設複數鰭片31所構成；更進一步地，也可由二熱管30分別跨貼於缸座1上、下處，再使該二熱管30共通穿設於上述各鰭片31上，如此可迅速將高溫氣體降溫，以加大加熱缸11與冷卻缸12之溫差，使引擎扭力及轉速提升。且透過熱管30延伸至冷卻缸12的外側，使所穿設的鰭片31能貼近冷卻缸12外，且不影響上述發電機構2的設置。

是以，藉由上述之構造組成，即可得到本創作無刷馬達之斯特林引擎發電裝置。

據此，請一併配合參閱圖3及圖4所示，本創作在作動上，主要係由上述驅動主體1的加熱缸11與冷卻缸12交互作動而運行。即當加熱缸11之加熱部112受熱後，加熱腔室110內的作動流體（如氣體）因受熱膨脹，會推動第一活塞111連動第一曲柄20向前推出，以帶動轉子221相對定子220作旋轉；此時，受熱膨脹的作動流體可通過移氣通道102而進入冷卻腔室120，以接續推動第二活塞121連動第二曲柄21向前推出，繼續帶動轉子221相對定子220作旋轉。而在受熱膨脹的作動流體進入冷卻腔室120內後，由於相對溫度較低而使其降溫而收縮，即可使第二活塞121連動第二曲柄21向後退回，以持續帶動轉子221相對定子220作旋轉；同時收縮的作動流體回到加熱腔室110，且再經由加熱部112受熱後而膨脹，以往復環循上述作動，進而能持續帶動轉子221相對定子220作旋轉，以達發電之目的。

承上所述，本創作主要即係使於上述無刷馬達22之轉子221外設置複數片狀之飛輪片23而作為配重，如此在配重上即可任意調整飛輪片221的片數、且能選用適當外徑大小的飛輪片221。由於片狀的飛輪片221具有容易生產的特性，且組裝上也能透過凹凸配合的方式疊置後組裝成型，因此更能便於運轉上之動平衡的調整。更進一步地，透過上述片狀飛輪片221與無刷馬達22的搭配，即可使配重在運轉上的慣性矩能抵消無刷馬達的發電磁力切割阻抗、以及旋轉動力的蓄能，如此即可減少因磁力阻抗而造成的活塞抖動，進而降低引擎在整體上的震動，且在電力輸出上也能更加均勻而無產生較大的波動。

再請參閱圖2所示，本創作可由兩兩並列且對稱配置，即二驅動主體1之缸座10相鄰並列後，再以熱管30跨貼於二缸座1上，並使熱管30二端分別延伸至該二驅動主體1各自的冷卻缸112外側，以各自穿設複數所述鰭片31；藉此可便於複數型態的組合下供用該散熱單元3。而如圖5所示，若所述熱管30之數量為二的情況，即係使二熱管30分別跨貼於缸座1上、下處，並經過冷卻缸12末端以繞至冷卻缸12外側，從而提供較佳的冷卻效果。

再者，如圖6所示，本創作還可進一步增設一續電單元4，該續電單元4包含一電路板40、複數設於該電路板40上的電子元件41、以及一作為電力輸出的輸出端42，俾透過該續電單元4與上述無刷馬達22之定子220作電性連接，使得其與轉子221所生之電力能予以續電或向外部設備供電者。

綜上所述，本創作實為不可多得之新型創作產品，其確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合新型專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障創作人之權利。

惟以上所述僅為本創作之較佳可行實施例，非因此即拘限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均同理皆包含於本創作之範圍內，合予陳明。

＜本創作＞ 1:驅動主體 10:缸座 100:第一位置 101:第二位置 102:移氣通道 11:加熱缸 110:加熱腔室 111:第一活塞 112:加熱部 12:冷卻缸 120:冷卻腔室 121:第二活塞 2:發電機構 20:第一曲柄 21:第二曲柄 22:無刷馬達 220:定子 221:轉子 23:飛輪片 24:支架 3:散熱單元 30:熱管 31:鰭片 4:續電單元 40:電路板 41:電子元件 42:輸出端

圖1　係本創作之立體外觀示意圖。

圖2　係本創作以俯視視角之剖面示意圖。

圖3　係本創作加熱缸以第一曲柄帶動無刷馬達之剖面示意圖。

圖4　係本創作冷卻缸以第二曲柄帶動無刷馬達之剖面示意圖。

圖5　係本創作散熱單元以二熱管貼接缸座之剖面示意圖。

圖6　係本創作增設續電單元之立體外觀示意圖。

1:驅動主體

10:缸座

100:第一位置

101:第二位置

102:移氣通道

11:加熱缸

110:加熱腔室

111:第一活塞

112:加熱部

12:冷卻缸

120:冷卻腔室

121:第二活塞

2:發電機構

20:第一曲柄

21:第二曲柄

22:無刷馬達

220:定子

221:轉子

23:飛輪片

24:支架

3:散熱單元

30:熱管

31:鰭片

Claims (10)

1. 一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，包括： 一驅動主體，包含一缸座、以及設於該缸座上的一加熱缸與一冷卻缸，且該加熱缸具有一第一活塞，而該冷卻缸則具有一第二活塞； 一發電機構，包含一連結該第一活塞而延伸的第一曲柄、一連結該第二活塞而延伸的第二曲柄、以及一無刷馬達，該無刷馬達由一定子與一轉子構成，其中該轉子連結於該第一曲柄與該第二曲柄之間；以及 一散熱單元，設於該冷卻缸外； 其中，該無刷馬達之轉子外係設有複數飛輪片，且各該飛輪片彼此疊置而形成配重。
2. 如請求項１所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該加熱缸內係具有一加熱腔室，且該第一活塞於該加熱腔室內作活塞運動，而該冷卻缸內則具有一冷卻腔室，且該第二活塞於該冷卻腔室內作活塞運動，該缸座內係設有一連通該加熱缸腔室與該冷卻腔室的移氣通道。
3. 如請求項２所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該加熱腔室係具有一加熱部，且該第一活塞與該第二活塞朝向該缸座同一側處，而該加熱部則為反向設置。
4. 如請求項３所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該缸座上係設有供該加熱缸設置的一第一位置、以及供該冷卻缸設置的一第二位置，且所述移氣通道連通於該第一位置與該第二位置。
5. 如請求項１所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該定子係以一支架連結至該缸座上。
6. 如請求項１所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該散熱單元係以至少一熱管跨貼於該缸座上，並延伸至該冷卻缸外以穿設複數鰭片所構成。
7. 如請求項１所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中該散熱單元係以二熱管分別跨貼於該缸座上、下處，並使該二熱管共通穿設於複數鰭片上所構成。
8. 如請求項１所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其更包括一與該無刷馬達作電性連接之續電單元。
9. 一種無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，包括： 二驅動主體，彼此並列且對稱配置，各該驅動主體皆包含一缸座、以及設於該缸座上的一加熱缸與一冷卻缸，且該加熱缸具有一第一活塞，而該冷卻缸則具有一第二活塞； 二發電機構，分別對應該二驅動主體，並皆包含一連結該第一活塞而延伸的第一曲柄、一連結該第二活塞而延伸的第二曲柄、以及一無刷馬達，該無刷馬達由一定子與一轉子構成，其中該轉子連結於該第一曲柄與該第二曲柄之間；以及 一散熱單元，包含至少一熱管跨貼於該二驅動主體之缸座上，且該熱管二端分別朝向該二驅動主體之冷卻缸外延伸，並穿設複數鰭片； 其中，該二無刷馬達之轉子外設有複數飛輪片，且各該飛輪片彼此疊置而形成配重。
10. 如請求項９所述之無刷馬達之斯特林引擎發電裝置，其中所述熱管之數量係為二，且該二熱管分別跨貼於該二驅動主體之缸座上、下處。

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