[发明专利]使用外转子式发动机的斯特林循环式冷却装置

说明书

本发明涉及一种实施斯特林类型的热力学循环的冷却装置，所述冷却装置包括具有往复活塞的压缩机，所述往复活塞借助于曲轴由围绕轴线(14)旋转的旋转式电动机(10)驱动。所述电动机(10)包括内定子(12)和外转子(20)，并且借助于具有至少一个围绕所述电动机(10)的轴线(14)旋转的旋转自由度的连接与所述曲轴连接。

技术领域

本发明涉及一种实施逆向斯特林类型的热力学循环的冷却装置。例如在专利US4365982中描述了这种装置。冷却借助于在回路中流通的制冷流体来实施，所述回路主要包括压缩机以及用作热交换器的回热器(régénérateur)。所述压缩机包括可在缸体中平移运动的活塞。所述回热器包括同样可在第二缸体中运动的回热活塞。所述回热器有时称作：“置换器”。所述两个活塞中的每个由连杆/曲柄系统驱动并且这两个活塞全都由曲轴致动。所述曲轴由旋转式发动机驱动旋转。

背景技术

已知，逆向斯特林循环包括以下四个阶段：

·流体在高温下的等温压缩，所述等温压缩通过压缩活塞在压缩缸体中的移动来获得；

·流体从高温到低温的等容冷却，所述等容冷却通过使所述流体穿过回热活塞经过来获得，同时，所述活塞在回热缸体中移动，并且起到热交换器的作用；

·流体在低温下的等温膨胀，所述等温膨胀通过使所述压缩活塞返回到所述压缩缸体中来获得，以及

·流体从低温到高温的等容加热，所述等容加热通过使所述回热活塞返回到所述回热缸体中来获得。

通常，所述回热活塞和所述压缩活塞借助于连杆由所述曲轴驱动，所述连杆一方面铰接在曲柄销上以及另一方面铰接在所涉及的活塞上。

通常使用内转子式电动机来驱动所述曲轴。该类型的发动机通常由外定子和内转子组成。更确切地，所述定子具有组装成管道的形式的绕组，所述绕组在所述管道内部生成转动磁场。所述转子可具有永磁体或绕组。所述转子布置在所述定子内部，并且转动，同时钩碰由所述定子生成的磁场。

在压缩阶段以及负压阶段期间，所述活塞在各自的相应缸体中的往复移动生成往复的且可能存在相位差(déphasés)的轴向作用力。通过所述连杆/曲柄系统，由所述活塞施加的作用力表现成在驱动装置位置处的可变抵抗转矩。更确切地，该转矩具有在接近零的值与每转达到两次的最大化值之间的强烈幅度变化。

对于所述电动机的操控能够适配于这些转矩变化，但既对于所述发动机本身又对于操控该发动机的电子装置导致电效率的损失。所述转矩变化导致在所述发动机的供电过程中的电压变化和电流变化，从而可为电磁干扰的起源。

此外，所述转矩变化导致所述发动机和所述曲轴的角速度波动。这些速度波动生成振动，所述振动可降低所述冷却装置的声学特征并且可能使所述装置的不同组成部件加速地机械疲劳。

可借助于添加到发动机轴上的惯性飞轮来限制在所述驱动装置位置处的这些抵抗转矩变化的影响。然而，该类型的可动零件的添加导致所述冷却装置的体积、质量和成本的增加。

发明内容

本发明旨在通过实施一种外转子式驱动装置来克服上文指出的问题中的全部或部分。通过构造，所述外转子式驱动装置相较于内转子式的构型具有更大的围绕自身旋转轴线的惯性矩。因此，在该情况下可考虑可省去惯性飞轮。

另外，对于给定的体积以及给定的效率，外转子式发动机可生成的转矩大于内转子式发动机可生成的转矩。同样地，对于给定的转矩，使用外转子式发动机因此能够便于所述冷却装置的小型化。