涡轮机发电系统的制作方法

专利名称：涡轮机发电系统的制作方法
涡轮机发电系统 相关申请的交叉引用 本发明主张临时专利申请系列号为60/944， 189的权益，名称为涡轮机发电系统，申请日为2007年6月15日，在此以引用方式整体并入本文中。
技术领域和
背景技术：
本发明涉及一种涡轮机发电系统，尤其涉及可以在相对低的压力下运转而仍然产生大量电能的涡轮机发电系统。

发明内容
据此，本发明提供一种涡轮机发电系统，其包括涡轮机和可选择的发动机，所述涡轮机需要低转矩来运转该涡轮机，所述发动机在较低压力下运转而仍然产生足够转矩来运转该涡轮机。进一步，该涡流机发电系统能够使用相对简单和便宜的部件装配，进一步，该系统能够被制作成便携式，并且能够依靠蒸汽运行，该蒸汽能够由小规模蒸汽发生器产生。
在本发明的一种形式中，涡轮机包括旋转轴、多个磁体和导电线圈，所述旋转轴带有转动轴，所述磁体由旋转轴支撑并且自旋转轴向外间隔排列，所述线圈自磁体向外地放置，从而该线圈围绕磁体和轴。 —方面，磁体通过臂装配在轴上。另一方面，轴在横向通道内装配在箱体中，该横向通道延伸穿过箱体。另外，臂可以包括流向标，以使涡轮机能够由流入横向通道的空气驱动。 根据本发明的另一实施例，涡轮机与发动机相结合，该发动机与轴相耦合，以转动该轴。发动机可以用联轴器与轴耦合。可选地，轴包括离合器，以使该轴能够独立于发动机旋转，例如，手动或由空气或水提供动力。 在本发明的另一形式中，发动机包括第一部件、可扩展壁和隔板，该第一部件定义了室，而且具有入口和出口 ，入口和出口与室选择性的流体连通，可扩展壁从所述第一部件伸出的，隔板与和所述第一部件间隔放置的所述可扩展壁相耦合。隔板相对于第一部件是可移动的，作为对室中压力的响应。发动机进一步包括力发生器，该力发生器产生力，以促使所述隔板向所述第一部件移动，来增加所述第一室中的压力。通过入口和出口进出室的流体流由控制系统控制，该控制系统控制流体流进出室，作为对隔板位置的响应，由此控制隔板的运动。隔板的运动可以用作为输入，例如，用于驱动涡轮机轴。 —方面，力发生器包括第二部件和第二可扩展壁。该第二部件和该第二可扩展壁定义了第二室，隔板与所述第二可扩展壁相耦合。控制系统控制流体流通过第二部件的入口和出口进出第二室，作为对隔板移动的响应。 另一方面，可扩展壁包括波纹管，该波纹管包括橡胶波纹管。可选地，每个橡胶波纹管在波纹管壁中加有螺旋弹簧，其产生隔板上的偏置力。 再一方面，控制系统包括一对传感器，用于检测隔板位置。例如，传感器可以包括接近开关，其通过接触隔板本身或凸缘或从隔板延伸出的凸起而动作。候选地，隔板可以包括产生磁场的磁体，由检测磁场的传感器来检测隔板位置。
根据再一方面，第二部件包括耦合器，用于与涡轮机相耦合，该耦合器与第二部件
一起在直线形路径中移动。例如，耦合器可以与涡轮机的旋转轴相耦合。 据此，本发明提供一种在低压力下运行的涡轮机发电系统。该涡轮机具有很低的
转矩需求，使得该涡轮机可以手动运转或由空气或水驱动。进一步，该系统可以组成容积式
发动机，该发动机能够以很低的摩擦力运转，并因此能够以比常规发动机更低的压力运转。
进一步，该发动机可以与涡轮机结合使用，使得所得到的发动机和涡轮机的组合成为涡轮
机发电系统，该系统能够比目前已知的发电系统远为高效地发电。进一步，涡轮机和发动机
可以配置为便携式。而且，不需要发动机，通过手动的或者使用风力或水力，涡轮机也能够
被驱动。 通过研究以下结合附图进行的描述，本发明的对象、优点、目的和特征将变得更加明显。 附图简要说明

图1为本发明的涡轮机发电系统的示意 图2为本发明的发动机的放大示意图； 图2A为本发明的发动机的透视图，示出了支撑在支架上的发动机；
图2B为图2A的发动机的顶视 图2C为图2A的发动机的侧视图； 图2D为图2A的发动机的放大横截面图，示出了在第一位置上的发动机的隔板； 图2E为图2D的类似图，示出了切换到第二位置上的发动机的隔板； 图3为本发明的发动机的第二实施例的示意图； 图4为本发明的涡轮机的另一实施例的透视图； 图5为本发明的涡轮机的再一实施例的前视图； 图6为图5的涡轮机的侧视图； 图7为图5的涡轮机的定子线圈组件的示意图； 图8A-8C示出了构成线圈的铜线的绕组布置和绕组顺序； 图9为本发明的定子线圈组件的另一实施例；禾口 图10A和10B示出了构成图9的定子线圈组件的线圈的铜线绕组。
具体实施例方式
参考图l，标记IO—般表示涡轮机发电系统，其能够在低压力下运转，例如在15psi或更低。涡轮机发电系统10包括涡轮机12和发动机14，发动机14可选择地为涡轮机提供动力。配置涡轮机IO以使其转矩需求显著低于具可比较输出的常规涡轮机。类似地，发动机14是容积式发动机，其在最小摩擦力下运转，并因此能够在很低的压力下运转而仍然供应足够运转涡轮机的转矩，所述很低压力包括低于15psi的压力和低至lpsi的压力。从而，系统10能够用减小了的能量需求进行发电。可选地，如下面将更加全面的描述的那样，涡轮机可以配置为手动驱动或由流体(例如风或水)提供动力。
如图1所见，涡轮机12包括箱体16、旋转轴18和多个线圈20，旋转轴18支撑在箱体16中。装配在轴18上的是多个臂22，其支撑磁体24，磁体24可选地装配在臂22的端部。尽管所示轴18只有三个臂，但应当理解，臂的数目可以增加，例如四个臂、六个臂或
5更多，或者可以减少到两个臂。线圈20围绕轴18且从轴18向外间隔布置，而且围绕磁体 24配置，以使当磁体24旋转时，磁体24在线圈中感应电流。正如应当了解的那样，然后，线 圈与电路相耦合，该电路将电能从涡轮机传送到期望的应用。 与线圈安装在轴上的常规涡轮机不同，本发明提供一种具有围绕在涡轮叶片或涡 轮臂端部的线圈的涡轮机，从而利用涡轮叶片顶端的角速度。因为感应电流的强度是通过 线圈的磁场速度的函数，所以在给定的涡轮轴速下，本发明的涡轮机感应电流的强度明显 高于常规涡轮机的电流。因此，根据本布置，能够使用比常规涡轮机更低的轴速(rpm)，并 且，进一步，更低的转矩获得同样水平的感应电流。 再次参考图l，轴18连接至发动机14，该发动机14产生引起轴18旋转运动的线 性运动。如图2和图2A-2E所见，发动机14包括箱体26，该箱体26由端部件28、30和两个 可扩展壁32、34构成。连接至两个可扩展壁的是中间组件或隔板36，其定义了两个室38、 40，室38定义在端部件28、可扩展壁32和隔板36之间，室40定义在端部件30、可扩展壁 34和隔板36之间。 再次参考图2、2D和2E，每个端部件28、30包括入口 28a、28b和出口 30a、30b。进 一步，每个端部件28、30包括端部壁28c、30c和凸缘28d、30d。凸缘28d、30d形成圆柱形腔 并连接至可扩展壁32、34，例如通过螺纹连接。类似的，如图2C、2D所示，隔板36包括中壁 36a和一对凸缘，其形成圆柱形腔，并且通过螺纹连接在可扩展壁32、34。入口 28a、30a延 伸穿过端部壁28c、30c，与室38、40流体连通且与能量供应可选地流体连通，所述能量供应 例如蒸汽或其它气体，包括可燃气体。为便于说明，下面的说明将参考流体；尽管应当了解 流体包括蒸汽、气体、或其它流体，气体包括可燃气体。 经过入口 28a、30a的流体的流动由控制系统40通过阀42、44控制，阀例如电磁 阀。类似地，经过出口 28b、30b的流体的流动由控制系统40通过阀46、48控制。另外，控 制系统40包括多个传感器50a、50b，其检测隔板36的位置，并提供反馈至控制系统40的控 制器52。例如，控制器52可以包括继电器开关或中央处理器。 在运转中，控制系统40打开阀42以允许流体流入室38，打开阀48以允许室40中 的流体流出。当室38加压时，压力施加力在隔板36上，致使隔板36向右移动(如图2D所 示)，其致使室40中的流体加压且通过出口 30b与通过打开用于卸载的阀48流出。 一旦 传感器50b检测到隔板36到达箱体28的中心横向轴26a右侧的预定位置，传感器50b将 产生信号给控制器52，其将依次关闭阀42、48，和打开阀44、46。结果，流体将改向室40，其 将增加室40的压力，并因此施加压力到隔板36，以移动隔板36到图2C所示的左侧。当隔 板36移动到左侧，室38的压力增加致使室38中流体通过出口 28b和阀46流动。然后，当 传感器50a检测隔板36已经移动到轴26a左侧的预定位置时，传感器50a将再次发送信号 给控制器52，其触发控制器52再次打开阀42、48并关闭阀44、46。这一过程随着控制系统 40向发动机14提供开关功能而重复。 开关功能引起隔板36在箱体26的两个端部件28、30之间的往复线性运动。如图 2B-2E所见，隔板36通过可移动的外部圆柱形壁29支撑在两个端部件之间，外部圆柱形壁 29依次支撑在法兰凸缘29a、29上，法兰凸缘29a、29安装在端部件28、30上。隔板36紧接 外部圆柱形壁，如通过在壁29和隔板的中心壁36a之间延伸的紧固件。外部圆柱形壁29 和法兰凸缘29a、29中至少一个具有低摩擦系数，以减小壁29随隔板36移动时壁20和凸缘29a、29之间的摩擦。像后面将要全面说明的那样，中间组件36的线性运动用于引起轴 18的旋转运动，并由此产生电能。 再参考图1，中间组件36具有耦合器54，其依次与链或臂58相耦合。链或臂58 通过轴18端部的销连接62与轴18相耦合，其偏离轴18的转动轴。链或臂58也销接耦合 器54 (耦合器54可以是链或臂58的轴颈)，从而链或臂58可以以耦合器54为枢轴转动并 由此充当轴18的曲柄，正如本领域技术人员所理解的那样。 当中间组件36沿轴26b移动时，臂58移到左侧(如图1中所示)并绕轴18a旋
转轴18。 一旦轴18开始旋转，臂22和磁体24的重量就会完成轴的旋转，直到连接62重新
定位在轴18a下面某点，在该点，传感器50a将检测到中间组件36已经移到轴26a左侧的
预定位置(如图2和图2E中所示)，且臂58将返回右侧(如图1和图2D中所示)，并导致
控制器52使中间组件36开始相对于轴26a向最右侧位置返回，从而拉动臂58。这一过程
重复发生。如上面所见到的那样，当轴18绕轴18a旋转，磁体24产生磁通，其在线圈22中
感应出电流并由此发电，其可以用来为设备提供动力或者存储起来供以后使用。 部件28、30、36、壁29，凸缘29a、29b可以用各种不同材料制成，包括金属(如铝、
铁之类)或复合材料(包括尼龙、增强复合材料)或其组合物。可扩展壁32、34构成波纹
管，且可以用金属或弹性材料(包括橡胶)或二者的组合物构成。进一步，部件28、30、36、
凸缘29a、29b和壁29、32、34 —般是圆柱形的，尽管他们可以有其它形状。 如上面所见到的那样，涡轮机12需更较低转矩，并因此可以由在较低压力下运转
的发动机运转，该较低压力包括低于15psi的压力，最理想地为包括lpsi或更低的压力。这
取决于涡轮机的几何构型。进一步，涡轮机12可以是手动运转的或者是由风力或水力驱动
的，下面将更加全面的描述。 进一步，如上面所见到的那样，传感器50a、50b检测隔板36相对于箱体26的轴 26a的位置。在所说明的实施例中，中间组件36包括磁体，其产生通过传感器50a、50b检测 的磁场。应当了解，可以使用其它传感设备，包括与隔板或凸起或其它从例如中间壁36a延 伸的突出结构直接接触的接近传感器。使用条形码，可以得到隔板36位置的增强控制，且 可以调整该位置以增大或减小运动以及冲程的范围。 在所说明的实施例中，磁体被布置以使其N极和S极朝向平行于轴的转动轴(18a) 的方向，从而N极和S极在平行平面内以半径相同的路径旋转。可选地，为更进一步增加涡 轮机12的电流输出，可以布置线圈22，使得磁体两边的磁通都能得到利用。例如，除围绕磁 体端部以利用涡轮臂或涡轮叶片的顶端速度之外，可以布置线圈22以形成磁体24附近的 通道型轨道，从而线圈22形成跨越并朝向磁体两边(N极和S极)的两条腿。为使电流可 迭加，线圈扭转180。以使流经每条腿的电流可迭加到相反腿的电流中。该扭转应当定位在 通道的底部或头部(在磁体的顶端)，以便不干扰感应电流。 参考图3，在候选实施例中，发电机114可以包括单个室，其形成于端部件128和隔 板136之间。类似地，类似于先前实施例的入口 28a和出口 28b，端部件128包括入口 128a 和出口 128b，其允许室132中的流体进出室132。为代替由室40中的压力所提供的反向力， 发电机114包括力发生组件，如弹簧140，其提供向下的力给隔板136，如图3所示。
类似地，发动机114包括一对传感器150a和150b，其检测隔板136的位置，且类似 地与控制器152相耦合，控制器152控制流体流通过阀142从入口 128流入室132和通过阀142从出口流出室132。例如，阀142可以包括三通阀，其传送流体到室132，例如气体、 例如来自蒸汽供应S的蒸汽，然后从室132通过用于卸载的阀142重新传送流体。
另外，涡轮机12可以加上流向标250(在图1中以虚线显示)，以使涡轮机12能 够由风力或水力或如下所述的蒸汽所驱动。流向标250是广为人知的，且一般由薄片材料 (例如金属或者塑料)制成，并且可以可移除的装配在臂22上，例如通过紧固件装配。可选 地，流向标250 —端逐渐变细，以使其最大宽度出现在其离轴18最远的末梢。进一步，流向 标相对于臂22是呈角度的或倾斜的，以使当流体，例如空气、水或蒸汽，流入箱体时，流向 标会在轴18产生足够的转矩以引起转动。如图1所见，箱体16包括通过通道16a的中心 横断面，轴18和臂及磁体24安置在通道16a中。以这种方式，当定位涡轮机12以使通道 对准风或水时，风或水会在流向标上产生力，进而其会转动轴18。在涡轮机12与发动机14 相耦合时，可选地，轴18包括离合器，以便当风力或水存在时，涡轮机能够从联轴器解耦。
可选地，可以在涡轮机的轴18上装配手柄，以便涡轮机可以手动驱动。再一次地， 轴18可以包括离合器，以便发动机可以从轴上解耦。可选择地，联轴器可以提供快速断开 机制，以便发动机可以手工分离。 进一步，正如上面所提到的那样，涡轮流向标250可以由蒸汽提供动力。再次参考 图1 ，系统10可以加上第二蒸汽发生器70，其由末端开口的容器72构成，但容器72包括盖 子74，盖子74至少部分地关闭开口末端。例如，盖子74可以紧紧地装在开口端但仅由容器 72的顶部支撑。 容器72装着水，其通过燃烧各种气体、液体和/或固体燃料加热。为引导流出容 器72的蒸汽，容器72包括一个或更多管状物76，该管状物与容器的室有流体交流，以便引 导蒸汽，在室中产生的蒸汽通过该管状物末梢的开口端流出容器。例如，该管状物可以有 0. 125英寸或更大范围内的外部直径。如果水沸腾，高流蒸汽喷射从管状物(76)的开口端 或节流孔发出。然后，管状物76可以导向涡轮发电机的流向标250。理想地，管状物被聚集 在一个或更多流向标上；从而，当风不吹时，这样的开水系统能够有效地运转涡轮机从而发 电，这样做也是为了保持系统的低成本，。然后，击中流向标的蒸汽会凝结，并作为可饮用水 收集在底部容器托盘(未示出)里。蒸汽压力可以通过简单的增加容器盖子上的重量来提 高，从而提高蒸汽流速而仍然保持安全和低成本。 参考图4，数字310通常表示本发明的涡轮机的另一实施例。在所述实施例中，涡 轮机310配置为风力涡轮机，包括框架312，其装配在基座314上，而且，可选地，可旋转地通 过枢轴或杆316装配在基座314上。框架312包括外部圆周部件318和支撑组件320，其由 圆周部件318支撑并为涡轮叶片组件322提供装配平面。以与涡轮机12类似的方式，涡轮 机310包括多个磁体324，其装配在涡轮叶片组件322的各个叶片326的远端。正如下面将 要更加全面地描述的那样，磁体324安放在与定子线圈组件相对接近的位置，以使当涡轮 叶片组件322绕其旋转轴322a转动时，磁体324将在定子线圈组件的线圈内感应电流。
正如上面所提到的，框架312可以可旋转地装配在基座314上，例如，绕其旋转轴 316a。可选地，风向标328装配在框架312上，其可用于自动地将框架312和涡轮叶片322 指向来风的点，从而最大化对风能的利用。 在所述实施例中，支撑组件320包括一对间隔布置的十字支撑组件330a和330b。 十字支撑组件330a和330b装配在圆周框架部件318的两面，进一步的，每个包括中心部分332，其辐射状臂334从该中心部分332伸出，且涡轮叶片322通过枢轴336装配在两个中 心部分332之间。枢轴336装配在支撑组件320的各个中心部分332所提供的相应的轴承 338上且从中伸出，并由此可旋转地在框架312中装配涡轮叶片组件322。
在所述实施例中，涡轮叶片组件包括六个叶片326，其绕中心轴322a均匀间隔安 置，且进一步，如此前所提到的，具有装配在其各个远端的磁体324。应当理解，叶片和磁体 的数目可以改变。进一步，叶片可以设计为空气动力学外形，以便优化从风到旋转涡轮叶片 系统的能量装换。例如，该优化的空气动力学叶片外形可以利用叶片终端的逐渐变细来减 小高速时风的切变和叶片偏斜。虽然适用的叶片包括市场上可买到的叶片，其常用于常规 涡轮机，可选择的，叶片是具有5。到10°之间的风攻角的矩形条，其可以提供低速下更有 效率的运转，且进一步，能够以比常规叶片更低的价格制成。应当理解，叶片设计选择及攻 角可以随给定的涡轮机尺寸和风速工况而改变。进一步，依据风况和重量考虑，可以设置 轴，以提供对风的最小阻力，且能够制成空气动力学截面外形，包括圆形横截面。尽管作为 风力涡轮机描述，涡轮机310可以包括水力涡轮机，从而运动的水可用于引起涡轮叶片组 件绕其旋转轴的旋转。 定位磁体324，以使其伸入到圆周框架部件318中，与定子线圈组件对齐，定子线 圈组件安装在圆周框架部件318中，其将参考图7-10B更加全面的描述。以这种方式，当轴 绕其轴322a旋转时，磁体会相对于定子线圈组件传输，并因此在定子线圈组件的线圈里感 应电流。 参考图5和图6，数字410通常表示本发明的涡轮机的又一实施例。类似地，涡轮 机410包括框架412和基座414，框架以及涡轮叶片组件422装配在基座上，涡轮叶片组件 422可旋转地绕中心旋转轴422a装配(图6)。类似地，框架412包括圆周框架部件418和 支撑组件420，支撑组件420为涡轮叶片组件422提供装配平面，类似于支撑组件320。
在所述实施例中，磁体424装配在横向杆425上，杆425由涡轮叶片组件422的中 心轴422a支撑。以这种方式，杆425独立于涡轮叶片426，但与凭借轴422a旋转的各个叶 片协调转动。再次，尽管描述为六个叶片，但应当理解，涡轮叶片组件422可以包括3、4、5或 6个叶片或者更多个叶片。进一步，多于一个的杆和磁体组可以用来使涡轮机中的磁体数目 加倍、成三倍或四倍。随着磁体数目的增加，旋转系统的重量增加。结果，随着磁体数目的 增加，涡轮机能够开始发电的风速降低。进一步，通过将磁体放置在独立的杆的一端，允许 涡轮叶片在高风速下偏转而不影响磁体在定子箱体中的准确度和放置，这可以简化操作且 扩展发电性能的选择。磁体也可以放在各个涡轮叶片的远端或尖端，正如前面所提到的那 样。在较小的涡轮机中，磁体位置对涡轮机的性能有较小的影响；而在较大的涡轮机中，与 叶片无关的磁体位置可以提供如上所提到的附加好处。 参考图5，叶片和磁棒通过中心片或中心盘装配在轴上，中心片或中心盘可选地包 括可以用钢制成的低质量的盘，尽管也可以用塑料。从而，该盘通过焊接或类似手段刚性地 固连在旋转轴上，可选地，其由密封轴承中各个支撑组件420支撑并装配在其上，例如密封 的球轴承。 与前面的实施例类似，定子线圈组件450和定子线圈组件箱体440定位在圆周框 架组件418中，定子线圈组件箱体440包括一般为环形的通道型部件，其可以绕整个圆周框 架部件418(或318)的圆周或者只是绕圆周框架组件的部分延伸。参考图7，定子线圈组件箱体440具有一般为通道型的横截面440a，且形成具有开放边440b的围绕，磁体424 (或 324)在其中延伸。箱体440由无磁材料制成，例如塑料。相对的定子箱体边壁440b和440c 之间的内部间隔的尺寸被确定，以使间隙440d最小化，且在定子箱体的各个边壁440b、 440c和各个磁体424(324)之间提供例如空气间隙，以减小由旋转磁体引起的磁通衰减。
定子线圈组件450装配在定子线圈组件箱体440，其包括多个由导线(例如铜线 或铝线)制成的线圈。例如，线圈可以由规格在大约十到二十六的范围内的双回路铜线制 成，其附着在箱体440的外面。铜线规格能够依据涡轮机的尺寸和功率输出设计要求进行 改变。 参考图8A-图8C，如前面所提到的那样，线圈由导线制成，其以一种增加发电效率 的方式绕组，这将在下面更全面的描述。可以理解，当使用两个磁体时，需要使用覆盖稍大 于半个涡轮周期的定子线圈，以产生连续的电信号。如果所使用的磁体轴具有四个磁体，那 么需要使用大约覆盖四分之一涡轮周期的定子线圈，以产生连续的电信号。因此，每个线圈 的整流器能够用来从每个单独的线圈局部地产生直流(DC)信号。如果没有使用整流器，则 产生交流(AC)。如果需要，交流可以在以后进行整流。之后，电输出能够转换为用于为小 型12伏特DC汽车电池充电的标准12伏特DC，或用于直接使用的120伏特交流标准输出 电压。定子线圈可以分区装配，以产生连续电信号输出，和/或能够为了更高能量效率而覆 盖整个涡轮。可以使用铜或铝或者其它更好的导电线圈线。与前面的实施例类似，涡轮机 410可以可旋转地装配在基座上或者可以装配在固定空间内，该可旋转的装配允许涡轮机 移动，以将涡轮机向来风定向。 如前面提到的，且如图8A-图8C所见，可以布置铜线460以形成第一回路462a， 该线在跨接点或跨接区464向回跨接以形成第二回路462b。然后，该线向回跨接以形成第 三回路462c，然后再向回形成第四回路462d，如箭头所示。重复这一进程以形成更多回路 (例如数百个回路)，并由此形成线圈。依照线的规格和所需发电量，这一进程将重复直到 线的圈数或回路数足够多，例如，数百个回路。进一步，如前面提到的那样，整流器466可以 包括在线圈电路中。例如，每组回路或线圈可以在整流器466处终止。单个线圈可以在每 个整流器的正向和反向输出端连接其它线圈。从而，为了更高的发电效率，线圈能够物理迭
加。 一旦形成不同的线圈462a、462b、462c、462d.......，其就在定子箱体上定位，以使一
组嵌套回路465a靠近箱体的一边定位(例如靠近箱体边壁440b)，而另一组嵌套回路465b 靠近箱体的另一边定位(例如靠近箱体边壁440c)。然后，跨接点或跨接区464定位在箱体 440的端壁440e。以这种方式，两组嵌套回路通过箱体与磁体分离且横跨磁体。 一些线圈 可以在定子箱体的给定区域分别连接，且进一步，没有整流器。进一步，直流电压可用于这 些线圈，以产生脉冲功率，用来辅助涡轮叶片初始运动，以克服静摩擦，其可以自动地或使 用手动按钮执行。 参考图9、图IOA和图10B，在可选实施例中，定子线圈组件550可以由两个线圈 562、564形成。线圈562、564的每一个由导线560 (例如铜或铝)形成，该导线560分别如 图IOA和图10B中所示的方式绕组。然后，线圈同相连接，例如，当磁体经过线圈附近时，感 应电压信号是最大化的，而不是最小化的或者相抵消的。进一步，整流器566可以加到每个 双线圈组件中。 以这种方式，当磁体经过各个定子线圈组件时，由运动磁体引起的磁通感应流经
10各个线圈的电流。进一步，通过定位线圈在定子箱体的两边，并且以使其电流相加的方式连 接线圈，本发明的涡轮机可以提供比常规涡轮机的轴的给定转动提高了的电力输出。而且， 与此前已知的，而不是磁体和线圈绕涡轮机旋转轴装配的常规涡轮机相比较，该涡轮机可 以在较低风速或较小水流下发电。 虽然本发明的几种形式已得到展示与说明，对本领域技术人员而言，现在显然有 其它形式。例如，隔板36或136可以用多个导向物支撑，例如导轨或导杆或类似物。应当理 解，附图和上述说明中所示的实施例仅仅用于说明的目的，并没有限制本发明范围的意图， 本发明的范围由随附的权利要求限定，随附的权利要求将在包括等同原则的专利法的原则 下进行解释。
权利要求
本发明的实施例，所要求的专有财产权或特权包含于其中，限定如下1、一种容积式发动机，包括第一部件，其定义一个室，且具有入口和出口，所述入口和出口与所述室选择性地流体连通；可扩展壁，其从所述第一部件伸出；隔板，其与和所述第一部件间隔放置的所述可扩展壁相耦合，所述隔板可从所述第一部件移开，以作为对所述室中压力的响应；力发生器，其产生力，以促使所述隔板向所述第一部件移动，来增加所述第一室中的压力；和控制系统，所述控制系统控制流体流动通过所述入口和出口进出所述室，以作为对所述隔板位置的响应，所述控制系统由此控制隔板的移动。2、依照权利要求1的发动机，其中所述力发生器包括第二部件和第二可扩展壁，所述第二部件和所述第二可扩展壁定义第二室，所述隔板与所述第二可扩展壁相耦合，所述第二部件具有入口和出口，且所述控制系统控制流体流动通过所述第二部件的所述入口和出口进出所述第二室，以作为对隔板移动的响应。3、依照权利要求2的发动机，其中所述可扩展壁包括波纹管。4、依照权利要求3的发动机，其中所述波纹管包括橡胶波纹管。5、依照权利要求1的发动机，其中所述控制系统包括一对传感器，用于检测所述隔板的位置。6、依照权利要求5的发动机，其中所述隔板包括磁体，用于产生磁场，所述传感器检测所述磁场，以检测所述隔板的位置。7、依照权利要求2的发动机，其中所述第二部件包括耦合器，用于与涡轮机相耦合，所述耦合器与所述隔板一起在直线形路径中移动。8、依照权利要求7的发动机，还包括涡轮机，所述涡轮机具有转动轴，且所述耦合器与所述转动轴相耦合。9、一种发电涡轮机，包括转动轴，其具有旋转轴；磁体，其由所述转动轴支撑且自所述转动轴向外间隔放置；和导电线圈，所述线圈位于自所述磁体向外的位置，其中所述线圈围绕所述磁体与所述轴，且所述线圈充分接近所述磁体，以使所述磁体的旋转运动在所述线圈中感应电流。10、依照权利要求9的涡轮机，其中所述磁体通过臂装配在所述轴上。11、依照权利要求10的涡轮机，还包括风向标。12、依照权利要求10的涡轮机，与发动机相结合，所述发动机与所述轴相耦合，以转动所述轴。13、依照权利要求9的涡轮机，还包括多个装配在所述轴上的涡轮叶片。14、依照权利要求13的涡轮机，其中所述磁体装配在所述涡轮叶片的一片上。15、依照权利要求14的涡轮机，其中每个所述涡轮叶片具有远端，所述磁体装配在所述涡轮叶片的所述一片的所述远端上。16、依照权利要求9的涡轮机，还包括多个磁体。17、依照权利要求13的涡轮机，还包括杆，所述杆装配在所述轴上，并自所述轴向外延伸，所述磁体装配在所述杆上。18、依照权利要求17的涡轮机，其中所述杆包括两个末端，所述末端从所属轴径向向外地间隔放置，且所述磁体包括一对磁体，每个所述磁体装配在所述杆的各个末端。19、一种发电方法，所述方法包括相对于可转动轴，离开其中心装配磁体；以一个轴角速度转动该轴，其中该轴的旋转包括磁体的旋转，其在旋转路径中以比该轴角速度大的角速度旋转；和围绕旋转着的磁体的路径定位导线线圈，当轴转动时，由此在线圈中感应电流。20、依照权利要求19的方法，进一步包括在轴上装配涡轮叶片，且引导流体流穿过涡轮叶片，由此转动该轴。21、依照权利要求20的方法，其中所述离开中心装配包括将磁体装配在涡轮叶片上。22、依照权利要求20的方法，其中装配磁体在涡轮叶片上包括将磁体装配在涡轮叶片的末端。
2、 依照权利要求1的发动机，其中所述力发生器包括第二部件和第二可扩展壁，所述第二部件和所述第二可扩展壁定义第二室，所述隔板与所述第二可扩展壁相耦合，所述第二部件具有入口和出口 ，且所述控制系统控制流体流动通过所述第二部件的所述入口和出口进出所述第二室，以作为对隔板移动的响应。
3、 依照权利要求2的发动机，其中所述可扩展壁包括波纹管。
4、 依照权利要求3的发动机，其中所述波纹管包括橡胶波纹管。
5、 依照权利要求1的发动机，其中所述控制系统包括一对传感器，用于检测所述隔板的位置。
6、 依照权利要求5的发动机，其中所述隔板包括磁体，用于产生磁场，所述传感器检测所述磁场，以检测所述隔板的位置。
7、 依照权利要求2的发动机，其中所述第二部件包括耦合器，用于与涡轮机相耦合，所述耦合器与所述隔板一起在直线形路径中移动。
8、 依照权利要求7的发动机，还包括涡轮机，所述涡轮机具有转动轴，且所述耦合器与所述转动轴相耦合。
9、 一种发电涡轮机，包括转动轴，其具有旋转轴；磁体，其由所述转动轴支撑且自所述转动轴向外间隔放置；禾口导电线圈，所述线圈位于自所述磁体向外的位置，其中所述线圈围绕所述磁体与所述轴，且所述线圈充分接近所述磁体，以使所述磁体的旋转运动在所述线圈中感应电流。
10、 依照权利要求9的涡轮机，其中所述磁体通过臂装配在所述轴上。
11、 依照权利要求10的涡轮机，还包括风向标。
12、 依照权利要求10的涡轮机，与发动机相结合，所述发动机与所述轴相耦合，以转动所述轴。
13、 依照权利要求9的涡轮机，还包括多个装配在所述轴上的涡轮叶片。
14、 依照权利要求13的涡轮机，其中所述磁体装配在所述涡轮叶片的一片上。
15、 依照权利要求14的涡轮机，其中每个所述涡轮叶片具有远端，所述磁体装配在所述涡轮叶片的所述一片的所述远端上。
16、 依照权利要求9的涡轮机，还包括多个磁体。
17、 依照权利要求13的涡轮机，还包括杆，所述杆装配在所述轴上，并自所述轴向外延伸，所述磁体装配在所述杆上。
18、 依照权利要求17的涡轮机，其中所述杆包括两个末端，所述末端从所属轴径向向外地间隔放置，且所述磁体包括一对磁体，每个所述磁体装配在所述杆的各个末端。
19、 一种发电方法，所述方法包括相对于可转动轴，离开其中心装配磁体；以一个轴角速度转动该轴，其中该轴的旋转包括磁体的旋转，其在旋转路径中以比该轴角速度大的角速度旋转；禾口围绕旋转着的磁体的路径定位导线线圈，当轴转动时，由此在线圈中感应电流。
20、 依照权利要求19的方法，进一步包括在轴上装配涡轮叶片，且引导流体流穿过涡轮叶片，由此转动该轴。
21、 依照权利要求20的方法，其中所述离开中心装配包括将磁体装配在涡轮叶片上。
22、 依照权利要求20的方法，其中装配磁体在涡轮叶片上包括将磁体装配在涡轮叶片的末端。
全文摘要
一种发电涡轮机，包括旋转轴、磁体和导电线圈，所述旋转轴带有转动轴，所述磁体由旋转轴支撑并且自旋转轴向外间隔排列。所述线圈自磁体向外放置并且围绕磁体和轴，但是离磁体足够近使得所述磁体的旋转运动引起该线圈中电流。
文档编号F03D1/06GK101730795SQ200880020368
公开日2010年6月9日 申请日期2008年6月16日 优先权日2007年6月15日
发明者伊马德·马哈威利 申请人:易-奈特公司