[發明專利]利用流體引起的振蕩的發電機

無效

• 申請號: 200680056900.1
• 申請日: 2006-12-01
• 公開（公告）號: CN101601180A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 肖恩·M·弗拉納
• 申請（專利權）人: 哈姆丁格風能有限責任公司
• 主分類號: H02K35/02
• 分類號: H02K35/02;H02K35/04
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 顏 濤;鄭 霞

技術領域

本申請一般涉及從流動的流體獲得能量，且更具體地，涉及通過流動的流體引起振蕩并利用該振蕩發電的能量轉換器和發電機的獨特設計。?

背景技術

例如風或水的流動的流體中存在的動能已成功地應用于生產性的人類目的，例如碾磨谷物或抽水。開發出了風動發電機以利用這些流體流(fluid?flow)用于發電?，F今，風動發電機具有渦輪或旋轉翼的廣泛存在的形式。盡管這些基于渦輪的風力發電機在某些風速一直很高的開放空間中一般是有用的，但缺點仍然存在，例如高昂的初始投資成本、除了窄的風速范圍外完全低效、在較低的功率輸出水平(＜1kW)是成本效率不足，等等。?

為了避免基于渦輪的裝置的缺點，設計各種可選的發電機來利用其他的自然流動現象。然而，由于設計的復雜性、增加的成本、對復雜安裝結構的需要、能量生產的低效、發電的不足、產生振動的效率低、限制于高流動速度等，這些提議不是令人滿意的。?

發明概述?

本公開描述了有效地促進由流動的流體引起的振蕩，并利用該振蕩產生電或其他類型的能量的獨特的發電機的各種實施方式。在一方面，示例性的發電機以沿著固定在兩個或更多個點的張緊的膜或“帶”引起的擺動或渦旋脫落(vortices?shedding)的組合的方式，來利用流體流的能量。帶也可被稱為“柔性的振動構件”。膜可具有拉長的(elongated)形狀或促進利用流動的流體振動的已知的其他類型的形狀。?

示例性的發電機包括至少一個磁場發生器或磁場產生構件、至少一個電導體或導體構件，和具有至少兩個固定端的至少一個柔性膜。膜在遭受流體流時振動。電導體和磁場發生器中的一個連接到膜并配置成與膜一起運動。由流體流引起的膜的振動造成電導體和所施加的磁場之間的相對運動。該相對運動造成施加到電導體的磁場的強度的變化，且施加到電導體的磁場的強度的變化引起在導體中流動的電流。發電機的一個或所有部分可實現為MEMS(微機電系統)裝置。在一方面，當膜不振動時，磁場的方向可基本上垂直于由電導體圍繞的區域。?

示例性的發電機可進一步包括連接到膜的至少一個塊狀物(mass)，以在膜遭受流體流時促進膜的運動或振動。在一個實施方式中，可提供功率調節電路以調節引起的電流。功率調節電路可包括配置成對電流進行整流的整流電路。在另一個實施方式中，磁場發生器包括至少一個永磁體。在又一個實施方式中，示例性的發電機包括多組電導體，例如線圈。由多組導體產生的電流可以串聯方式組合?？商峁┛稍俪潆姷碾姽β蚀鎯ρb置，例如電池或電容器，以由電流或充電。?

在一個實施方式中，示例性的發電機進一步包括支持結構。膜的固定端被固定到所述支持結構。電導體連接到膜。磁場發生器布置在支持結構上。在另一個實施方式中，磁場發生器連接到膜，且電導體布置在支持結構上。在另一個實施方式中，磁場發生器被定向為使得垂直于膜的平面射出磁場(即，極間軸線(pole?to?pole?axis))。在又一個實施方式中，磁場發生器被定向為使得平行于膜的平面射出磁場。當然，在每個相應的實施方式中重新排列電導體以作為磁場方向的變化原因。?

根據另一個實施方式，示例性的發電機包括可調張力提供器，例如發動機，配置成根據流體流的速度在膜的固定端之間施加可調張力?？商峁﹤鞲衅饕援a生指示流體流的作用的信號。在一方面，可基于電流調節張力。?

根據另一個實施方式，示例性的發電機可包括多個柔性膜。在一方面，膜可固定到相同的支持結構。?

根據下面詳細的描述，對于本領域技術人員來說，本公開的附加的方面和優點將變得很明顯，其中只是簡單通過用于為實現本公開而設想的最佳模式的闡述，來顯示和描述了本公開的示例性的實施方式。如將被認識到的，本公開能夠有其他的和不同的實施方式，且其一些細節能夠在不同的顯而易見的方面進行更改，完全不偏離本公開。因此，附圖和描述應認為本質上是例證性的，而不是限制性的。?

附圖簡述?

圖1是根據本公開的示例性的發電機的透視圖。?

圖2是例證性的實施方式的示例性的振動模式的側視圖。?

圖3是永磁體及其產生的場的示例性的方向的圖示。?

圖4是用于處理由示例性的發電機產生的電流的電路的原理圖。?

圖5是示例性的發電機的另一個實施方式的透視圖。?

圖6是利用由流動的流體引起的振蕩的示例性的發電機的又一實施方式的透視圖。?