[发明专利]稳定性、效率和可控性得到改进的反向活塞伽玛型自由-活塞斯特林机

权利要求书

1.一种反向活塞伽玛型可控自由-活塞斯特林机，具有外部箱体以及位于所述箱体内的工作空间，所述工作空间包括膨胀空间和压缩空间，所述斯特林机包含：

(a)置换器，所述置换器安装成在置换器缸里沿着往复运动的置换器轴作往复运动，以周期性地变换工作气体在所述膨胀空间与所述压缩空间之间的分布比例；

(b)至少两个动力活塞，所述动力活塞安装在活塞缸里，围绕往复运动的置换器轴对称安置，使其适合沿着往复运动的活塞轴作往复运动；

(c)置换器杆，所述置换器杆固定在活塞之间的置换器上并从所述置换器延伸并超出往复运动的活塞轴；

(d)电磁线性换能器，所述电磁线性换能器驱动性地连接到位于往复运动的活塞轴与置换器相对侧的置换器杆上，位于被活塞往复运动所占据的所有工作空间工作空间的外面；及

(e)电子控制器，所述电子控制器的输出连接至所述线性换能器，控制所述置换器使其往复运动的幅度成为所采集的机器运行参数的函数，所述电子控制器适于向所述换能器输入电能驱动置换器往复运动，或从换能器吸收电能以减小置换器往复运动的幅度。

2.根据权利要求1所述的斯特林机，其特征在于，所述斯特林机具有用于所述置换器的反弹空间，并且所述线性换能器位于所述反弹空间内或邻近所述反弹空间。

3.根据权利要求2所述的斯特林机，其特征在于，沿着所述置换器往复运动的轴线施力的弹簧连接在所述置换器杆与所述箱体之间，以平衡所述置换器往复运动的惯性力。

4.根据权利要求3所述的斯特林机，其特征在于，所述弹簧是气体弹簧。

5.根据权利要求3所述的斯特林机，其特征在于，所述弹簧是平面弹簧。

6.根据权利要求2所述的斯特林机，其特征在于，所述杆包括驱动杆，其延伸通过置于所述工作空间与所述反弹空间之间的相匹配的缸，从传动杆相对的两端受到的压力差形成的循环中汲取能量，从而给所述线性电磁换能器补充置换器驱动能。

7.根据权利要求2所述的斯特林机，其特征在于，所述杆是连接杆，不具有驱动杆，所有驱动置换器往复运动的能量是由所述电磁线性换能器施加的。

8.根据权利要求1所述的斯特林机，其特征在于，所述斯特林机是发动机，所述斯特林发动机的动力活塞驱动性地连接到气体压缩器的压缩器活塞上，其中在功率对活塞幅度的图上，所述压缩器的功率特性曲线的活塞幅度全部都低于发动机最高有效功率特性曲线的活塞幅度,其中控制通过变换置换器往复运动的幅度使其作为传动活塞的递减函数，保持了在稳态动力运行点上活塞和置换器往复运动幅度的稳定性。

9.在具有动力活塞和置换器将工作空间分割成与第一热交换器热连接的第一区域以及与第二热交换器热连接的第二区域的斯特林冷却器/热泵中，一种运行斯特林冷却器/热泵的方法，所述方法可任意地且有选择地将热量从所述第一热交换器传输到所述第二热交换器，或者换过来从所述第二热交换器传输到所述第一热交换器，从而有选择地对热连接于其中一个热交换器的物体进行加热或冷却，所述方法包括：

(a)驱动动力活塞随着原动机作循环往复运动；

(b)驱动置换器随着电磁线性换能器作循环往复运动，所述电磁线性换能器相对于动力活塞相位成选定相位角被驱动；

(c)有时选定的相位角变到第一相位角，使得第一空间成为膨胀空间接受热量，第二空间成为压缩空间放出热量，以及

(d)有时选定的相位角变到第二相位角，使得第一空间成为压缩空间放出热量，第二空间成为膨胀空间接受热量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一相位角大体上在40°到70°的范围内，而第二相位角则大体上在-110°到-140°的范围内。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一相位角大体上在60°，而第二相位角则大体上在-120°。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述线性换能器由交流电驱动，并且所述方法还进一步包括调整交流电的频率、相位和电压。