专利名称：史特林发电机及其铁芯结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种铁芯结构，尤指一种史特林发电机及其铁芯结构。
背景技术：
「史特林引擎」是公元一八一六年由史特林(Robert Stirling)发明，它是应用空 气热胀冷缩的热机原理，只要利用电灯、热水等日常任何能源或热源，就可发动引擎，是挽 救人类当前能源危机和解决环保问题的良方，也是世界各国积极研发的新世纪引擎。史特林引擎于实务应用上，可进一步驱动一发电机而产生电 能，史特林发电机优 点在于其体积小、噪音低、较低的维护需求，也有潜力以较低的成本量产。史特林发电机具 有磁石、铁芯及线圈绕组等部件，当磁石相对于线圈绕组来回运动时，藉由切割磁力线，而 产生电流。现有史特林发电机皆设置有铁芯结构，该铁芯一般是以层压硅钢片构成，惟，传统 的层压硅钢片铁芯，难以具有光滑平整的外观，且精度低、成本高，其磁力线切割方向受到 限制，导磁特性不佳，往往难以完全满足发电机的使用要求。
实用新型内容本实用新型的主要目的，在于可提供一种史特林发电机及其铁芯结构，该铁芯具 有光滑平整的外观、精度高、成本低，且其磁力线切割不受方向限制，导磁特性佳。为了达成上述目的，本实用新型提供一种史特林发电机，包括一史特林引擎，其 包含一缸体、及一容设于该缸体内的移气活塞，该缸体具有一受热端及一冷却端，该缸体一 端设有一动力活塞，该动力活塞连接有一活塞连杆；以及一发电机单元，其包含一机壳、一 线圈绕组、一铁芯及一磁石，该机壳连接于该史特林引擎的缸体，该铁芯是以软磁复合材料 通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组固定于该机壳内部，该铁芯及该磁石设置于该 活塞连杆上，该磁石设于该活塞连杆上该线圈绕组能够感应的位置。本实用新型另提供一种史特林发电机，包括一史特林引擎，其包含四缸体，该些 缸体内各设置有一移气活塞，这些缸体各具有一受热端及一冷却端，这些移气活塞各连接 有一接头，这些接头连接于一曲柄，该曲柄连接于一转动件；以及一发电机单元，其包含一机壳、一线圈绕组、一铁芯及多个磁石，该机壳连接于该 史特林引擎，该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组绕设于 该铁芯上，该线圈绕组及该铁芯固定于该机壳内，这些磁石设置于该转动件上该线圈绕组 能够感应的位置。本实用新型另提供一种史特林发电机，包括一史特林引擎，其连接有一活塞连杆；以及一发电机单元，其包含机壳、线圈绕组、铁芯及磁石，该机壳连接于该史特林引擎， 该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组固定于该机壳内部， 该铁芯及该磁石设置于该活塞连杆上，该磁石设于该活塞连杆上该线圈绕组能够感应的位置。 本实用新型另提供一种史特林发电机铁芯结构，该铁芯是以软磁复合材料通过压 制的方式制成，该铁芯为一体成型。本实用新型具有以下有益的效果本实用新型的铁芯利用软磁复合材料(SMC)压制而成，具有光滑平整的外观、精 度高、成本低，且其磁力线切割不受方向限制，导磁特性佳，可完全满足发电机的使用要求。为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型 的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制
者ο
图1为本实用新型史特林发电机的示意图。图2为本实用新型铁芯结构的立体图。图3为本实用新型铁芯结构局部的剖视图。图4为本实用新型铁芯结构制作过程的示意图。图5为本实用新型史特林发电机另一实施例的示意图。图6为本实用新型铁芯结构另一实施例的立体图。图7为本实用新型铁芯结构又一实施例的立体图。主要组件符号说明1史特林引擎11 缸体111 受热端112 冷却端12移气活塞13 动力活塞14活塞连杆15 接头16 曲柄17转动件18 $由7承2发电机单元21 机壳22 线圈绕组23 铁芯231 高纯度铁粉232耐高温绝缘黏着剂233 筒体234 极臂235 导磁面[0044]24 磁石25铁芯衬套26座体3模具套件31母型311 模穴32下冲33上冲34 中棒
具体实施方式
请参阅图1及图2，本实用新型提供一种史特林发电机及其铁芯结构，该史特林发 电机包括有一史特林引擎1及一发电机单元2，在本实施例中，该史特林引擎1包含有一缸 体11、及一容设于该缸体11内的移气活塞(Displacer) 12，该移气活塞12可在缸体11内 部作移动，该缸体11并具有一受热端111及一冷却端112，该受热端111可用以输入适当的 热源(如热水、太阳能、热气体)，而使缸体11内部的温度升高及压力大幅增加，从而推动该 移气活塞12向下移动，另藉由缸体11的冷却端112可对缸体11内部降温及减压作用；藉 此，使得移气活塞12在缸体11内部进行往复式移动，进而连动一位于缸体11前端的动力 活塞(Power piston) 13进行往复式移动，该移气活塞12往复式移动时，可对动力活塞13 产生相对的推力及吸力，使该动力活塞13进行同步的往复式移动。该动力活塞13连接有 一活塞连杆14，以便利用该活塞连杆14连接于发电机单元2。该发电机单元2包含有一机壳21、一线圈绕组22、一铁芯23及一磁石24，该机壳 21为一中空体，其上端连接于该史特林引擎1的缸体11下端，该线圈绕组22、铁芯23及磁 石24位于该机壳21内部，该线圈绕组22并适当的固定于机壳21内。该铁芯23呈一圆形 中空体，该铁芯23套设于该活塞连杆1 4外缘，该铁芯23外缘并固定有一铁芯衬套25，该 磁石24为一环形磁石，该磁石24固定于铁芯衬套25外缘，使该铁芯23及该磁石24皆设 置于该活塞连杆14上，该磁石24设于该活塞连杆14上该线圈绕组22可感应的位置，该磁 石24位于该线圈绕组22内侧，磁石24与线圈绕组22之间具有适当的间隙。本实用新型是针对铁芯23加以改良，该铁芯23是利用软磁复合材料(SMC)通过压制的方式制作而成，该铁芯23是以高纯度铁粉231 (如图3所示)作为原料，该高纯度铁 粉231为高磁特性的铁粉，平均粒度为1 150 μ m，平均粒度以IOOym为最佳。另以耐高 温绝缘黏着剂232将该高纯度铁粉231绝缘包覆及粘接，该耐高温绝缘黏着剂232为一种 耐高温绝缘树脂，该树脂为热固性树脂，固化后能耐高温、耐潮、防水、防锈，特别有绝佳的 绝缘性能。该耐高温绝缘黏着剂232及该高纯度铁粉231比例分别为0. 3 3% (重量)及 97 99. 7 % (重量)，制程中耐高温绝缘黏着剂232起绝缘包覆和粘接铁粉粒子双重作用， 树脂之用量比例根据所需的产品强度和磁特性要求确定，可简化制程，而且高温绝缘配料 的粉末流动性好，粉末压缩性大为提高，因而产品的磁特性明显提升。本实用新型一体成型 的铁芯高密度成型技术可将产品密度提升至7. 3g/cm3以上。[0057]请参阅图4，本实用新型压机的模具套件3包含有一母型31、一下冲32、一上冲33 及一中棒34，其填料方式为下冲32先下降至母型31与中棒34间模穴311底部，用以封闭 该模穴311底部，中棒34上升至母型31的上端，而后将粉末(铁粉)充填至模穴311中， 然后上冲33下降进入模穴311开始压制，在室温至200°C的温度下，利用压制方式制成铁芯 23，该铁芯23为一体成型的中空柱状体。该铁芯23在压制成型后，并可将该铁芯23进行 退火，铁芯一体成型采用退火工艺之目的是为了消除应力，降低矫顽力，从而降低磁滞损， 提升导磁率。该铁芯23也可进一步的进行表面绝缘涂装，用以减小涡流损耗。上述的史特林引擎1在运作时，可利用该活塞连杆14带动铁芯23及磁石24进行 往复式移动，当磁石24相对于线圈绕组22来回运动时，藉由切割磁力线，而产生电流。请参阅图5，为本实用新型另一实施例，与上述实施例的差异在于，该史特林引擎 1包含有四缸体11，且每一缸体11内各设置有一移气活塞12，该移气活塞12可在缸体11 内部进行往复式移动，该移气活塞12各连接有一接头15，该些接头15连接于一曲柄16，该 曲柄16设置于该些缸体11下方，该曲柄16并连接于一转动件17。当该些移气活塞12进 行往复式移动，可透过该曲柄16驱动该转动件17转动，该转动件17以轴承18枢设于机壳 21内部，该转动件17连接于发电机单元2。该发电机单元2包含有一机壳21、一线圈绕组22、一铁芯23(如图6所示)及多 个磁石24，与上述实施例的差异在于，该铁芯23具有一筒体233，该筒体233内缘延伸形成 多个极臂234，该些极臂234呈辐射状分布，线圈绕组22绕设于该些极臂234上，该线圈绕 组22及铁芯23适当的固定于机壳21内，该些磁石24固定于一座体26上，该座体26再固 定设于该转动件17上，使该些磁石24设置于该转动件17上该线圈绕组22可感应的位置， 该些磁石24并位于该线圈绕组22内侧，该些磁石24与线圈绕组22之间维持有适当的间 隙。上述的史特林引擎1在运作时，可利用该转动件17带动该座体26及该些磁石24 转动，当磁石24相对于线圈绕组22运动时，藉由切割磁力线，而产生电流。请参阅图7，在本实施例中，该铁芯23具有一筒体233，该筒体233内缘延伸形成 多个极臂234，该些极臂234呈辐射状分布，极臂234内端为一导磁面235，该些极臂234的 顶部及底部可与筒体233及导磁面235形成相对段差，也可与之等高，用以提供线圈绕组绕 设。本实施例的铁芯23可在极臂234高度不变的条件下(即原线圈绕组材料不变)，透过 将筒体233及极臂234内端导磁面235高度加高，进而有效的增加磁特性。也可在筒体233 及极臂234内端导磁面235高度不变的条件下，缩减极臂234的高度，达到节省线圈绕组材 料并维持相等磁特性的目的。本实用新型的铁芯23是利用软磁复合材料(SMC)制作，软磁材料由于具有容易磁 化与退磁的特点，在较低的外加磁场下即可被转换磁性，且其具有很高的导磁率，能起到很 好的聚集磁力线的作用。本实用新型的铁芯23采取高纯度铁粉(铁含量在99% (重量)以上)及高密度成 型技术，制程中耐高温绝缘黏着剂232起绝缘包覆和粘接铁粉粒子双重作用，可简化制程， 而且高温绝缘配料的粉末流动性好，粉末压缩性大为提高，因而产品的磁特性明显提升。本实用新型的铁芯23利用软磁复合材料(SMC)压制而成，具有光滑平整的外观、 精度高、成本低，且其磁力线切割不受方向限制，导磁特性佳，可完全满足发电机使用要求。[0066] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种史特林发电机，其特征在于，包括一史特林引擎，其包含一缸体、及一容设于该缸体内的移气活塞，该缸体具有一受热端及一冷却端，该缸体一端设有一动力活塞，该动力活塞连接有一活塞连杆；以及一发电机单元，其包含一机壳、一线圈绕组、一铁芯及一磁石，该机壳连接于该史特林引擎，该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组固定于该机壳内部，该铁芯及该磁石设置于该活塞连杆上，该磁石设于该活塞连杆上该线圈绕组能够感应的位置。
2.如权利要求1所述的史特林发电机，其特征在于，该软磁复合材料包含高纯度铁粉 及耐高温绝缘黏着剂，该耐高温绝缘黏着剂绝缘包覆及粘接该高纯度铁粉，该耐高温绝缘 黏着剂及该高纯度铁粉压制成型为高密度铁芯。
3.如权利要求2所述的史特林发电机，其特征在于，该高纯度铁粉平均粒度1 150 μ m0
4.如权利要求1或2或3所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯的密度为7.3g/cm3 以上。
5.如权利要求1或2或3所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯呈中空体，该铁芯 套设于该活塞连杆外缘，该铁芯外缘固定有一铁芯衬套，该磁石固定于该铁芯衬套外缘。
6.如权利要求1或2或3所述的史特林发电机，其特征在于，该磁石为一环形磁石。
7.一种史特林发电机，其特征在于，包括一史特林引擎，其包含四缸体，该些缸体内各设置有一移气活塞，这些缸体各具有一受 热端及一冷却端，这些移气活塞各连接有一接头，这些接头连接于一曲柄，该曲柄连接于一 转动件；以及一发电机单元，其包含一机壳、一线圈绕组、一铁芯及多个磁石，该机壳连接于该史特 林引擎，该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组绕设于该铁 芯上，该线圈绕组及该铁芯固定于该机壳内，这些磁石设置于该转动件上该线圈绕组能够 感应的位置。
8.如权利要求7所述的史特林发电机，其特征在于，该软磁复合材料包含高纯度铁粉 及耐高温绝缘黏着剂，该耐高温绝缘黏着剂绝缘包覆及粘接该高纯度铁粉，该耐高温绝缘 黏着剂及该高纯度铁粉压制成型为高密度铁芯。
9.如权利要求8所述的史特林发电机，其特征在于，该高纯度铁粉平均粒度1 150 μ m0
10.如权利要求7或8或9所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯的密度为7.3g/cm3以上。
11.如权利要求7或8或9所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯具有一筒体，该筒 体内缘延伸形成多个极臂，这些极臂呈辐射状分布，极臂内端为导磁面，该线圈绕组绕设于 这些极臂上。
12.如权利要求11所述的史特林发电机，其特征在于，这些极臂的顶部及底部与筒体 及导磁面形成相对段差或与之等高。
13.一种史特林发电机，其特征在于，包括一史特林引擎，其连接有一活塞连杆；以及一发电机单元，其包含机壳、线圈绕组、铁芯及磁石，该机壳连接于该史特林引擎，该铁 芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组固定于该机壳内部，该铁 芯及该磁石设置于该活塞连杆上，该磁石设于该活塞连杆上该线圈绕组能够感应的位置。
14.如权利要求13所述的史特林发电机，其特征在于，该软磁复合材料包含高纯度铁 粉及耐高温绝缘黏着剂，该耐高温绝缘黏着剂绝缘包覆及粘接该高纯度铁粉，该耐高温绝 缘黏着剂及该高纯度铁粉压制成型为高密度铁芯。
15.如权利要求14所述的史特林发电机，其特征在于，该高纯度铁粉平均粒度1 150 μ m0
16.如权利要求13或14或15所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯的密度为 7. 3g/cm3 以上。
17.一种史特林发电机，其特征在于，包括一史特林引擎，其连接有一转动件；以及 一发电机单元，其包含机壳、线圈绕组、铁芯及多个磁石，该机壳连接于该史特林引擎， 该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方式一体成型制成，该线圈绕组绕设于该铁芯上，该 线圈绕组及该铁芯固定于该机壳内，这些磁石设置于该转动件上该线圈绕组能够感应的位置。
18.如权利要求17所述的史特林发电机，其特征在于，该软磁复合材料包含高纯度铁 粉及耐高温绝缘黏着剂，该耐高温绝缘黏着剂绝缘包覆及粘接该高纯度铁粉，该耐高温绝 缘黏着剂及该高纯度铁粉压制成型为高密度铁芯。
19.如权利要求18所述的史特林发电机，其特征在于，该高纯度铁粉平均粒度1 150 μ m0
20.如权利要求17或18或19所述的史特林发电机，其特征在于，该铁芯的密度为 7. 3g/cm3 以上。
21.一种史特林发电机铁芯结构，其特征在于，该铁芯是以软磁复合材料通过压制的方 式制成，该铁芯为一体成型。
22.如权利要求21所述的史特林发电机铁芯结构，其特征在于，该软磁复合材料包含 高纯度铁粉及耐高温绝缘黏着剂，该耐高温绝缘黏着剂绝缘包覆及粘接该高纯度铁粉，该 耐高温绝缘黏着剂及该高纯度铁粉压制成型为高密度铁芯。
23.如权利要求22所述的史特林发电机铁芯结构，其特征在于，该高纯度铁粉，平均粒 度 1 150 μ m。
24.如权利要求21或22或23所述的史特林发电机铁芯结构，其特征在于，该铁芯的密 度为7. 3g/cm3以上。
专利摘要本实用新型提供了一种史特林发电机及其铁芯结构，该史特林发电机包括有一史特林引擎及一发电机单元，发电机单元包含有一机壳、一线圈绕组、一铁芯及一磁石，铁芯采用软磁复合材料通过压制的方式制成，铁芯为一体成型，磁石位于线圈绕组内部；史特林引擎，其包含一缸体、及一容设于该缸体内的移气活塞，该缸体具有一受热端及一冷却端，该缸体一端设有一动力活塞，该动力活塞连接有一活塞连杆；史特林引擎在运作时，可带动磁石相对于线圈绕组运动，藉由切割磁力线，而产生电流。本实用新型另提供一种史特林发电机铁芯结构。本实用新型的铁芯具有光滑平整的外观、精度高、成本低，且其磁力线切割不受方向限制，导磁特性佳。
文档编号H02K1/34GK201554572SQ20092015652
公开日2010年8月18日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者刘兴炜 申请人:乔智电子股份有限公司