气耦合双机对置斯特林发电机系统

本技术涉及发电机，尤其涉及一种气耦合双机对置斯特林发电机系统。

背景技术：

1、自由活塞斯特林发电机是空间能源系统非常重要的热电转换装置，由于应用场景的特殊性，需要斯特林发电系统满足长寿命、高可靠、低振动等要求。自由活塞斯特林发电机内部有两个高频往复运动的活塞，活塞的运动必定带来发电机的壳体振动，严重影响系统的可靠性和稳定性，因此必须对发电机进行减振。

2、由于自由活塞斯特林发电机活塞做高频正弦往复运动，因此壳体的振动也是正弦形式。理论上只要两台完全相同的斯特林发电机对置并且使得两台发电机的活塞系统运行相反，两台发电机的振动就可以完全抵消，从而实现整个系统无振动。对置的两台斯特林发电机，运行频率完全相同、活塞振动方向相反，两台发电机振动抵消，该状态定义为两台发电机处于协同运行状态。为了实现两台斯特林发电机对置协同运行，现有常规的技术方案通常包括两种。

3、第一种是两台斯特林发电机内部完全独立，只是机械对置连接。该技术方案原理是一台发电机振动通过外壳传递到另外一台发电机，两台发电机的振动相互影响相互调整适应，最终会使得两台发电机的活塞振动频率相同，振动方向相反，从而使得系统振动相互抵消。该方案的优点在于发电机相互独立，结构简单，重要的是其中一台出现漏气、活塞卡死、性能变化等问题后，另外一台依旧可以工作。缺点在于由于只是通过机械连接，要实现振动相互传递，两台发电机与固定平台必须是弹性连接并且对弹性大小有一定要求，如果是弹性较小甚至是刚性连接两台发电机的振动不能相互传递、调整、适应，两台发电机不能实现协同运行，达到减振的目的。另外，由于只是机械耦合，发电机内部气体相互独立。理论上两台发电机完全一致，实际上由于加工、装配等原因会造成两台发电机存在一定差异，差异越大两台发电机协同越困难。

4、第二种是两台斯特林发电机机械连接的同时共用膨胀腔。共用膨胀腔后内部气体相通，推动两台发电机活塞振动的压力波完全相同。该方案的优点是更容易实现两台发电机协同运行，两台发电机与固定平台可以弹性连接也可以刚性连接。缺点是由于共用膨胀腔，导致其中一台出现漏气、活塞卡死、性能变化等问题后，另外一台也不能正常运行，大大降低了系统的可靠度。该技术方案虽然工作腔气体相通，但是背压腔气体依旧不相通。另外由于膨胀腔气体温度较高，一般都超过600℃，也不便于增加管路安装阀门等。

5、总之，现有的技术方案都存在不足之处，不满足空间能源系统对斯特林发电机长寿命、高可靠、低振动等要求。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，用以解决现有技术中不能满足空间能源系统对斯特林发电机低振动要求的缺陷，实现气耦合，更容易实现协同运行的技术效果。

2、本实用新型提供一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，包括：

3、一对斯特林发电机，相对设置；

4、背压腔连接管，两端分别连通一对所述斯特林发电机的压缩腔；

5、压缩腔连接管，两端分别连通一对所述斯特林发电机的背压腔。

6、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，所述背压腔连接管上设置有第一阀门。

7、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，所述压缩腔连接管上设置有第二阀门。

8、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括固定平台，所述一对斯特林发电机设置于所述固定平台上。

9、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括至少两个支撑板，设置于所述固定平台上，且每个所述斯特林发电机至少连接一个所述支撑板。

10、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，所述斯特林发电机包括：

11、发电机外壳；

12、直线电机，设置于所述发电机外壳的内部；

13、动力活塞，与所述直线电机的动子连接；所述动力活塞与所述发电机外壳之间形成所述背压腔；

14、配气活塞，设置于所述发电机外壳内，所述配气活塞与所述动力活塞之间形成所述压缩腔；所述配气活塞与所述发电机外壳之间形成膨胀腔。

15、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括：

16、冷却器，设置于所述发电机外壳内，且所述冷却器设置于所述配气活塞的外周。

17、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括：

18、回热器，设置于所述冷却器的一侧，且所述回热器与所述配气活塞同轴设置。

19、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括加热器，一端设置于所述回热器的另一侧，且所述加热器的另一侧与所述配气活塞的端部平齐。

20、根据本实用新型提供的一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，还包括：

21、板弹簧，设置于所述发电机外壳内，且所述板弹簧的一侧与所述配气活塞连接。

22、本实用新型提供的气耦合双机对置斯特林发电机系统，通过一对斯特林发电机相对设置，背压腔连接管的两端分别连通一对斯特林发电机的压缩腔，压缩腔连接管的两端分别连通一对斯特林发电机的背压腔，内部气体连通，推动活塞的压力波相同，一对斯特林发电机的运行频率完全相同，活塞振动方向相反，两台斯特林发电机振动抵消，达到一对斯特林发电机处于协同运行状态。

技术特征：

1.一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，所述背压腔连接管(3)上设置有第一阀门(5)。

3.根据权利要求1或2所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，所述压缩腔连接管(4)上设置有第二阀门(6)。

4.根据权利要求1所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括固定平台(7)，所述一对斯特林发电机设置于所述固定平台(7)上。

5.根据权利要求4所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括至少两个支撑板(8)，设置于所述固定平台(7)上，且每个所述斯特林发电机至少连接一个所述支撑板(8)。

6.根据权利要求1所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，所述斯特林发电机包括：

7.根据权利要求6所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求7所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括加热器(12)，一端设置于所述回热器(11)的另一侧，且所述加热器(12)的另一侧与所述配气活塞(14)的端部平齐。

10.根据权利要求9所述的气耦合双机对置斯特林发电机系统，其特征在于，还包括：

技术总结本技术涉及发电机技术领域，提供一种气耦合双机对置斯特林发电机系统，包括：一对斯特林发电机，相对设置；背压腔连接管，两端分别连通一对所述斯特林发电机的压缩腔；压缩腔连接管，两端分别连通一对所述斯特林发电机的背压腔。本技术提供的气耦合双机对置斯特林发电机系统，通过一对斯特林发电机相对设置，背压腔连接管的两端分别连通一对斯特林发电机的压缩腔，压缩腔连接管的两端分别连通一对斯特林发电机的背压腔，内部气体连通，推动活塞的压力波相同，一对斯特林发电机的运行频率完全相同，活塞振动方向相反，两台斯特林发电机振动抵消，达到一对斯特林发电机处于协同运行状态。技术研发人员：牟健,焦珂欣,林明嫱,池春云,李瑞杰,洪国同受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所技术研发日：20240419技术公布日：2024/12/12