在提倡使用清洁能源的背景下,太阳能热发电技术得到了快速发展。其中,具有可独立发电且布局灵活特点的碟式太阳能发电技术,非常适合我国太阳能资源丰富的地区进行利用。但由于在技术上还存在不足,没有得到大范围的推广应用。本文针对一种适用于碟式系统的新型小功率轻型热电转换装置,基于其工作原理,对方案中的结构进行了详细的设计与分析,并对部分零件的结构形式进行了优化,达到了降低机构复杂度和检验装置性能的目的。文中借鉴外燃斯特林微型发电机模型,同时结合装置的结构特点,对其飞轮结构进行了优化设计。针对装置中的曲柄结构,采用新的结构形式对曲柄进行了优化,使其满足装置要求的工作强度,同时也降低了结构的复杂度。此外,对扫气阀门的结构进行了优化改进,不仅满足了系统稳定的压缩比,而且将扫气阀门的截面面积位移比提高了10倍以上,大大降低了预热进程中工质进入集热腔的阻力。进而,对装置的连杆进行了优化设计,并结合工作过程中具体的受力情况对连杆的强度进行了校核。结果表明:在两种组合工况下,危险节点均处于连杆小端以及小端孔与杆身的连接处。对小端孔以及与杆身连接处的设计参数进行调整,提高了安全系数。对所有部件进行了重新装配,在此基础上,对装置的传动机构进行了运动仿真,验证了优化后的装置可以满足稳定的运行要求。最后,通过建立各进程腔体内的流体模型,利用商业化软件对压缩冲程、预热进程和膨胀冲程中涉及的流场问题进行了仿真分析。结果表明:在太阳辐射强度为300W/m~2的工作环境下,集热器的铝合金底板的温度维持在700K左右,预热进程前集热腔内空气层温度可达到500K左右。压缩进程结束时,压缩腔内工质压强为0.22Mpa左右。预热进程结束时刻,进入膨胀腔内的工质温度为395K,压强0.177MPa左右。膨胀冲程结束时,膨胀腔内的工质温度308K左右,压强值降到大气压水平。根据计算结果,得出该轻型装置的循环热效率为18.7%。本文工作对轻型太阳能热电转换装置实物化的推进具有一定意义。