[发明专利]一种基于介电弹性体的斯特林发电机及发电方法

权利要求书

1.一种基于介电弹性体的斯特林发电机，其特征是：斯特林发电机包括：启动装置、发电装置和动力装置；启动装置、发电装置和动力装置顺序连接成一体；

所述的启动装置包括：定子铁芯、绕组、动子磁极和永磁体；绕组嵌在定子铁芯内，动子磁极嵌在永磁体内；永磁体置于定子铁芯内，动子磁极与绕组构成的电极相对应；

所述的发电装置包括：第一移气活塞介电弹性体、第二移气活塞介电弹性体、动力活塞介电弹性体固定架、第一动力活塞介电弹性体、第一电线、第一集电装置、第二电线、第二集电装置、第二动力活塞介电弹性体、第三电线、第三集电装置、第四电线和第四集电装置；

第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体顺序连接在动力装置的移气活塞和移气活塞轴之间；在动力活塞介电弹性体固定架内两端连接有第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体，第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体的中心连接在动力装置的动力活塞轴上，在动力活塞轴内顺序连接有第一电线、第一集电装置、第二电线和第二集电装置；启动装置的永磁体连接在动力装置的动力活塞轴上，位于动力活塞介电弹性体固定架、第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体的空间内；

在动力装置的移气活塞轴的轴芯内顺序连接有第三电线、第三集电装置、第四电线和第四集电装置。

2.根据权利要求1所述的一种基于介电弹性体的斯特林发电机，其特征是：所述的动力装置包括：热端缸、移气活塞外壳、回热器、移气活塞、移气活塞轴、散热片、动力活塞缸、外壳、动力活塞轴、动力活塞、锁紧螺栓、固定板、固定螺栓、冷端和热端；

移气活塞外壳位于热端缸内，在热端缸和移气活塞外壳之间连接有回热器，热端缸和移气活塞外壳的一端均为开口端；热端缸封闭端为热端，热端缸的开口端套接有散热片，散热片位置的热端缸为冷端；在散热片内中心连接有移气活塞轴，移气活塞轴穿过移气活塞伸入到移气活塞外壳内；移气活塞套接在移气活塞外壳的开端；动力活塞缸连接在散热片和外壳之间；发电装置和启动装置位于外壳内；

动力活塞轴一端穿过外壳的底端，一端插入到动力活塞中，动力活塞通过锁紧螺栓、固定板和固定螺栓连接在动力活塞轴的端部。

3.权利要求1所述的一种基于介电弹性体的斯特林发电机的发电方法，其特征是：发电方法：通过内置的直线电机启动斯特林发电机，启动后的斯特林发电机进入自行运转阶段，自行运转分为四个阶段步骤：等温膨胀、等容放热、等温压缩和等容吸热；

具体步骤为：

第一步等温膨胀：当多数工作介质位于热端时，与高温热源大面积接触，工作介质被加热后膨胀，移气活塞运动到行程最左侧，第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体向左侧拉伸，向左侧拉伸的第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体发生形变，形变一方面储存了弹性势能，另一方面介电弹性体的变形将机械能转化为电能，通过第三集电装置和第四集电装置与第三电线和第四电线输送到外界；这时热端的工作介质体积已经达到最大状态，而动力活塞处于行程最右侧，第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体已经处于向右侧拉伸状态，冷端的工作介质体积处于最小状态，这时热端中被加热的工作介质通过回热器冲入冷端，并且此时动力活塞在第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体弹性势能的作用下动力活塞向左运动，与动力活塞同轴连接的第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体向左侧拉伸，向左侧被拉伸的第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体发生形变，形变一方面储存了弹性势能，另一方面介电弹性体的变形将机械能转化为电能，通过第一集电装置和第二集电装置与第一电线和第二电线输送到外界，此过程为等温膨胀阶段；

第二步等容放热：加热后的工作介质冲入冷端后，与冷端的散热片大面积接触，高温工作介质降低温度，由于第一动力活塞介电弹性体、第二动力活塞介电弹性体、第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体储存的弹性势能开始释放，即动力活塞和移气活塞在弹性势能和气体压强减小的作用下开始向右运动，热端的工作介质开始被压缩，此过程近等容放热阶段；

第三步等温压缩：大部分进入冷端的工作介质经过散热片的充分冷却，工作介质通过回热器，工作介质的温度进一步降低，冷端的压强开始减小，并且通过第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体的弹性势能使动力活塞向右运动，在冷端的工作介质被压缩，在这一阶段第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体在压强减小和弹性势能作用下，第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体向右侧被拉伸，向右侧被拉伸的第一动力活塞介电弹性体和第二动力活塞介电弹性体发生形变，形变一方面储存了弹性势能，另一方面介电弹性体的变形将机械能转化为电能，第一集电装置和第二集电装置与第一电线和第二电线输送到外界；移气活塞在被压缩的工作介质与第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体作用下向右运动，被固定在移气活塞轴上第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体由向左侧拉伸状态转变为向右侧拉伸状态，向右侧被拉伸的第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体发生形变，形变一方面储存了弹性势能，另一方面介电弹性体的变形将机械能转化为电能，通过第三集电装置和第四集电装置与第三电线和第四电线输送到外界，此过程近似为等温压缩阶段；

第四步等容吸热：此时整个装置内气体体积最小，热端的工作介质被加热后开始膨胀，由于第一动力活塞介电弹性体、第二动力活塞介电弹性体、第一移气活塞介电弹性体和第二移气活塞介电弹性体储存的弹性势能开始释放，即动力活塞和移气活塞在弹性势能和气体压强增大的作用下开始向左运动，热端的气体开始膨胀，回到第一步等温膨胀状态，此过程近似为等容吸热。