专利名称：用于生成电能的系统的制作方法
用于生成电能的系统
背景技术：
当设计电气系统时，总是寻求的目标是有效地生成电力。
沿该方向，进来灯的发展已包括发光二极管(LED)的突出性。LED 已适合于许多使用，包括阅读灯、游泳池照明、交通灯等。据估计，典 型的LED的每瓦特光输出是常规的白炽灯泡的六倍。LED灯也已^皮测 量为比白炽灯泡更有效。此外，LED电路仅要求小规格的导线且可以在 长距离导线上进行的电连接的情况下来照明。
生成电以驱动能量有效的灯等已是电气工业中主要的关注点。例 如，美国专利6,989,807描述了 LED驱动设备，该设备利用多个LED和 电流切换电路以自动地激活最大数量的多个LED。
美国专利5,430,626示出了^f皮照亮的显示器构造，其中灯以分段的 方式使用在设备内以形成被照亮的物体，例如五角星。
美国专利6,988,816利用了照明设备，该设备具有反射系统，反射 系统通过将反射器系统内的光源分开使得光源的几何中心从壳体的光 学中心向外分开而投射了均匀的照明。
美国专利6,346,777描述了 LED灯设备，其中灯串联布置或并联布 置以形成块，该块也包括用于LED灯的驱动器和控制电路。环氧树脂包 围了块以形成外壳。
美国专利6,988,812描述了照明设备，其中光源布置在空的模块内 且使用矩形透镜将光分散。光投射到显示器表面上以用于使用。
用于以有效的方式生成电能以与例如照明系统的电负荷 一 起使用 的系统在电气领域内是显著的进步。
发明内容
根据本发明，在此提供了用于生成电能的新颖的和有用的系统。 本发明的系统利用了具有第一可旋转促动轴的第一发电机。第二发 电机也可以包括有可旋转促动轴且邻近第一发电机放置。链接构件连接 到第一和第二发电机的第一和第二可旋转促动轴，且包括摩擦表面。可 移动构件接触链接构件的摩擦表面以使第一和第二促动轴旋转。可移动 构件可以在直线方向上或在弓形;洛径内移动。可移动构件可以形成为自行车轮胎、汽车轮胎等的部分。在任何情况中，可以利用发电机的输出
来照亮LED、使风扇旋转、泵送水等。
本发明的发电机可以具有用作交流发电机或发电机的步进马达的 形式。在某些情况中，步进马达可以具有多个步，这导致生成具有高频 率的电流。 一般地，步数较高的步进马达以较低的步进马达速度产生了 较高的频率。因此，在生成电流期间较少的负荷施加到步进马达上。具 有高的定位转矩的步进马达也导致从这样的马达产生比具有较低定位 转矩的马达更高的电流和更高的负荷。
来自步进马达的动力在供给到例如LED的负荷前可以送到例如超 级电容器的并联或串联的电容器，电容器可以并联地使用以形成存储单 元。LED也起到整流器的作用，因此有效地为电链接到其上的超级电容 器充电。当串联接线时，超级电容器用作存储"排列"，它可以驱动多 于施加在发电机输出上的初始负荷的负荷。电池或LED排列也可以连接 到电容器存储单元。在某些情况下，电池也可以反馈到马达，马达将步 进马达作为发电机运行。换言之，发电系统的可移动构件可以具有DC 马达等的输出轴的形式。在某些情况中，固态电路将控制电路从发电机 到交替地充电超级电容器的切换。例如，400步进马达达到谐波共振且 产生144千周至288千周之间的输出电流。由步进马达/发电机所产生的 这样的高频电流成功地驱动了作为负荷的LED,和/或能为作为存储单 元的电容器充电。
也可以使用LED组，且LED组可以包括多种颜色的LED以产生希 望的强度和色调的光输出。
太阳能电池板也可以与本发明 一起使用来产生到可移动构件的电 力，如果该可移动构件在直线运动中或在旋转运动中移动，这又使得第 一和第二发电机的促动轴旋转。在某些情况中，当电池与从以上所述的 发电系统接收输出的电容器单元一起使用时，太阳能源可以直接地供给 到电池。
在灌溉系统内泵送水、驱动s车电气系统、照，亮荧:灯:照亮交:通灯等。
可以显见的是，以上已描述了用于生成电能的新颖和有用的系统。 因此，本发明的目的是提供电生成系统，该系统使用步进马达用作 交流发电才几或发电才几，它们可以以直线或^走转方向移动的可移动构件运行。
本发明的另一个目的是使用至少一对步进马达作为发电机而提供 用于生成电能的系统，其中转动了步进马达的促动轴的可移动构件从摆 或旋转轮接收其能量。
本发明的进一步的目的是提供电生成系统，其中从该系统得到的电
力具有高的频率且能驱动形成在组内的一个或多个LED。
本发明的另一个目的是提供用于生成电能的系统，该系统可以与用
作发电机的步进马达一起使用且结合太阳能收集器一起使用，以激发与
发电机结合使用的可移动构件。
本发明的进一步的目的是提供电生成系统，该系统可以照亮多种颜
色的LED以产生一定色调的复合投射光，其可以用作生长灯。
本发明的另一个目的是提供用于生成电能的系统，该系统可以用于
运行通风装备。
本发明的进一步的目的是提供用于生成电能的系统，该系统可以用 于运行灌溉装备，包括水泵。
本发明的另一个目的是提供电生成系统，该系统可以与液压流体结 合使用以运行可移动构件，以与作为发电机或交流发电机运行的步进马 达结合使用。
本发明具有其他目的和优点，特别是涉及本发明的特定的特征和特 点，这将随说明书的继续而变得显见。
图1是使用四重步进马达的本发明的实施例的截面视图； 图2是沿图1的线2-2截取的截面视图3是设备的部分的截面侧视图，图示了摆的使用以运行多个与本 发明结合使用的发电机；
图4是详述了图3的摆的运行的示意性视图5是本发明的系统的部分的示意性视图，其中图示了多个LED
組；
图6是结合马达利用了飞轮和太阳能收集器以运行一对本发明的发 电机的本发明的示意性视图7是指示了从使用在本发明中的发电机和多个作为存储单元的并 联超级电容器生成电力的示意性视图；图8是与本发明的发电机结合使用的系统的示意性视图，结合了链 接到多个LED的固态开关；
图9是指示了由本发明的发电机系统生成的电能的多个使用的示意
性视图。
为更好地理解本发明，结合以上所述的视图参考如下的对本发明的 优选实施例的详细描述。
具体实施例方式
参考以上所述的附图从如下的对本发明的优选实施例的详细描述 将展开本发明的多种方面。
参考图l,可见本发明的实施例在图1中整体地以参考数字IO示出。 发电系统10包括多个发电机12作为其元件之一。图l在此点上描绘了 发电才几14、 16、 18和20。发电才几14、 16、 18和20分别包括可旋转的 促动轴22、 24、 26和28。应注意的是，发电才几14、 16、 18和20可以 安装在常规构造的合适的支承件或框架(未示出)上。在本发明中所使 用的每个步进马达可以是双极型步进马达，额定值为12 ohm且每步 0.9°。另夕卜，马达可以包括16个接线为两相的线圈以增加电压输出。两
的步进马达包括常规的机械转子对，但这样的转子对可以改变以消除在 这样的步进马达中典型地具有的半步偏移。这样的改变的步进马达/发电 机的负输出的电感器的添加又将允许正和负输出 一起脉冲。发电机14 、 16、 18和20产生了频率典型地为144千赫至288千赫的交流电流。
链接构件也连接到发电机的对。例如，发电才几14和20包括链接构 件30,而发电机16和18与链接构件32结合使用。链接构件30和32 可以具有弹性体管状材料的形式。摩擦表面34和36分别与链接构件30 和32相关，见图1和图2。
可移动构件38在链接构件30和32之间根据方向箭头40而4亍进， 见图2。可移动构件38分别接合链接构件30和32的摩擦表面34和36, 且才艮据方向箭头42和44转动摩^察表面34和36。链接构件30和32贴 合地围绕发电才几14、 16、 18和20的促动轴22、 24、 26和28配合。因 此，轴22、 24、 26和28才艮据方向箭头42和44转动，在图2上相对于 轴22和24描绘。因此，由发电机14、 16、 18和20生成的电流通过多 个导线46传导，见图1。转到图3，可见描绘了摆设备48。摆设备48包括绕保持到框架54 的轴52旋转的轮50。应注意的是，在图3中部分地图示了框架54,且 框架54可以以常规的方式构造以按希望地支承在地面表面上或安装到 垂直表面。十字杆56支承了摆臂58且允许摆臂58根据方向箭头60的 旋转。可调节配重62与臂58 —起使用以平衡其摆动运动。应注意的是， 多个配重，例如配重62可以与摆臂58 —起使用。4仑50也支承了可移 动构件64,该可移动构件64描绘为弓形条。然而，可移动构件64可以 形成为任何希望的厚度。支承杆66从框架54的剩余部分通过悬臂构件 68和70向外延伸。支承件72、 74和76固定到横杆66且支承发电机对 78、 80和82。发电机对78、 80和82包括类似于图1中示出的促动轴 和链接构件，以允许以参考图1和图2的可移动构件38相同的方式与 可移动构件64接触。因此，在摆臂58的每个摆动期间，电流在发电机 对78、 80和82内生成。
在摆臂58的每个摆动期间，位于摆臂58端部上的永磁体84磁性 地与永^兹体86相互作用。图4图示了永;兹体86可以包括在其最靠近永 磁体84的极上的电荷，该电荷可以与永磁体84的极性相反或相同。电 磁体86的极性通过常规构造的开关机构交替。因此，永磁体84在其向 电磁体86摆动时被吸引到电磁体86且当从电磁体86移开时从电磁体 86^U非斥。当然，可以使用其他装置以移动摆臂58,例如马达、弹簧 机构等。
现在观察图5, —旦系统10通过一个或多个发电机，例如发电机 88生成电流，则电力可以用于照亮例如LED的阵列或4非列90和92的 灯。LED阵列90和92可以具有多种颜色，例如红色、绿色、白色等。 这样的颜色的组合可以选择为产生特定的色调来照亮空间，以产生希望 的美学效果等。多个LED阵列可以以常身见方式串耳关或并耳关连接。排列 90和92可以交替地切换且关于强度单独地控制，例如通过脉宽调制器。
参考图6，可见本发明的系统IO可以使用在其他环境中。例如，发 电机94和96可以与连接到发电机94和96的促动轴100和102的飞轮 98—起使用。应注意到的是，飞轮98和促动轴IOO和102可以根据方 向箭头104在任何方向上转动。飞4仑98可以由马达106通过轴108根 据方向箭头10旋转。马达106可以/人电池112和/或太阳能收集器114 接收其电力。马达106可以具有风车或风扇的形式，它们借助于接附到例如轿车、小型摩托车、自行车等的移动车辆而旋转。马达106也可以
具有连接到洒水器系统的供水处的以水运行的涡轮机的形式。来自发电
才几94和96的电能可以用于照亮优选地包4舌LED的景^见照明。类似地， 马达106可以以气体运行，从而从车辆或其他燃烧发动机的排气接收气 态流。另外，发电机9和/或96可以小型化以从车轮获得旋转能量。在 自行车轮的情况中，此结果通过链接到芯轴发电机的常规的弹簧加载的 滚子夹轮实现。此外，风扇可以通过常规的机械链接用作马达106。这 样的风扇可以具有吊扇的形式。发电机9 4和9 6的输出可以用于照亮灯 116,灯116可以是LED、白炽灯、荧光灯、高强度力欠电灯等。应注意 的是，虽然在图6中仅描绘了发电机96的输出，应理解的是，相同的 负荷可以施加到其内的发电机94。也应认识到的是，来自发电机94或 发电才凡96的能量可以通向电池112以帮助马达106的运4亍。
图7示意性地图示了从发电机118的发电。通过本发明的系统10 由发电机118产生的电力又可以照亮灯或多个灯120。整流器122也用 于发送DC电力到可以具有电容器或多个电容器的形式的存储排列124。 优选地，存储排列124是多个串联或并联的超级电容器，其允许电池126 的緩慢充电。存储排列124内的电容器可以顺次充电以实现此效果。另 外，太阳能收集器128可以用于将电池126充电。应认识到的是，太阳 能收集器(图6的114和图7的128)可以分别在某些情况中从LED 116 和120接收光子发射。
转到图8,可以观察到用于从发电机130产生电能的使用了本发明 的发电机系统10的另一个系统，该电能通过桥式整流器132。固态开关 机构134交替将电能通到多个LED 136,通过多个电容器138为该多个 LED 136供给电能。
图9 一般地图示了本发明的系统10的发电机140的使用，它可以 用于运行风扇142、照亮生长灯144或通过整流器148和变压器150运 行荧光灯(多个荧光灯)146。在后者情况中，到变压器150的电能可 以从发电机140的中心分接头获取，作为交流电流，以及从整流器148 获取的直流电流。已发现此布置增加了荧光灯(多个荧光灯)146的输 出。
在运4亍中，系统10通过4吏用例如步进马达14、 16、 18和20的步 进马达通过分别由链接构件30和32使运行轴22、 24、 26和28旋转而生成电能。可移动构件38可以直线地或弓形地移动，或圓形地与链接 构件30和32接触以生成电流。本发明的系统可以结合由马达106操作 的飞轮98使用，该马达106通过电池或太阳能收集器运行。电能可以 按希望地用于驱动LED、电灯、风扇、用于灌溉的泵等。
虽然在上文中已以相当详细的细节阐明了本发明的实施例以用于 形成本发明的完整披露的目的，但对于本领域一般技术人员可显见的 是，可以在这样的细节中进行多个改变而不偏离本发明的精神和原理。
权利要求
1. 一种用于生成电能的系统，包括a.具有第一可旋转促动轴的第一发电机；b.具有第二可旋转促动轴的第二发电机；c.连接到所述的第一和第二可旋转促动轴的一个链接构件，所述的一个链接构件具有摩擦表面；d.可移动构件，所述的可移动构件接触所述的一个链接构件的所述的摩擦表面且使得所述的第一和第二可旋转促动轴旋转以生成电输出。
2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述的一个链接构件包括空心 构件，所述的空心构件至少部分地围绕所述的第 一 和第二可旋转促动 轴。
3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述的第一和第二发电机的所 述的电输出链接到多个发光二极管，以照亮所述的多个发光二极管。
4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述的第一和第二发电机的所 述的电输出链接到电池。
5. 根据权利要求4所述的系统，其中所述的电池包括隔离电容器。
6. 根据权利要求1所述的系统，其附加地包括a. 摆，所述的可移动构件连接到所述的摆；b. 固定到所述的摆的臂的永磁体；和c. 接收电能的电磁体，所述的电磁体定位在所述的永磁体附近；d. 用于控制所述的电能到所述的电磁体的流动的开关。
7. 根据权利要求1所述的系统，其进一步附加地包括a. 具有第三可旋转促动轴的第三发电机；b. 具有第四可旋转促动轴的第四发电机；和c. 连接到所述的第三和第四可旋转促动轴的另 一个链接构件，所述 的另一个链接构件具有摩擦表面；所述的可移动构件另外地接触所述的另一个链接构件的所述的摩 擦表面，且使所述的第三和第四可旋转促动轴旋转以生成电输出。
8. 根据权利要求7所述的系统，其中所述的另 一个链接构件包括空 心构件，所述的空心构件至少部分地围绕所述的第三和第四可旋转促动 轴。
9. 根据权利要求7所述的系统，其中所述的第一、第二、第三和第四发电机的所述的电输出链接到多个发光二极管以照亮所述的多个发 光二极管。
10. 根据权利要求7所述的系统，其中所述的第一、第二、第三和第四发电机的所述的电输出链接到电池。
11. 根据权利要求10所述的系统，其中所述的电池包括隔离电容器。
12. 根据权利要求7所述的系统，其另外地包括a. 摆，所述的可移动构件连接到所述的摆；b. 固定到所述的摆的臂的永磁体；和c. 接收电能的电磁体，所述的电磁体定位在所述的永磁体附近；d. 用于控制所述的电能到所述的电磁体的流动的开关。
13. 根据权利要求4所述的系统，其另外地包括具有电输出的太阳 能收集器，所述的电输出连接到所述电池以为所述的电池充电。
14. 根据权利要求1所述的系统，其中所述的第一和第二发电机的 所述的输出链接到萸光灯以照亮所述的荧光灯。
15. 根据权利要求7所述的系统，其中所述的第一、第二、第三和 第四发电机链接到荧光灯以照亮所述的荧光灯。
16. —种用于生成电力的系统，包括a. 具有激活轴的步进马达；b. 用于转动所述的激活轴以产生电输出的装置；
17. 根据权利要求16所述的系统，其中所述用于转动所述的激活 轴的装置包括流体涡轮机。
18. 根据权利要求16所述的系统，其中所述用于转到所述的激活 轴的装置包括轮。
全文摘要
一种用于利用一个或多个发电机生成电能的系统。链接构件连接到发电机(多个发电机)的促动轴(多个促动轴)，且可移动构件接触链接构件的摩擦表面使链接构件旋转。发电机(多个发电机)的轴(多个轴)旋转以产生电力。
文档编号H02K1/00GK101288216SQ200680037972
公开日2008年10月15日 申请日期2006年8月11日 优先权日2005年8月12日
发明者西奥多·R·布里斯托 申请人:西奥多·R·布里斯托