[发明专利]流体动力式发电机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是要求2007年4月17日提交的题为“Fluid PoweredGenerator”的美国临时申请No.60/912,227的权益的非临时专利申请，所述申请通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及由机械源产生电能的设备和方法。更具体地，本发明由流体源产生电能并且收集电能作为动力源。

背景技术

化石燃料是碳氢化合物，主要呈煤、燃油和天然气的形式。这些燃料由死亡的植物和动物的遗体经过数千年而形成。这样，从化石燃料源获得的燃料供应是有限的。供求经济原理指出：随着碳氢化合物的供应减少，这种供应的成本将会上升。因此，根据经济学法则存在经济动机来寻找替代的能量燃料。

在现有技术中已知的是，化石燃料的燃烧产生空气污染物，例如氮氧化物、二氧化硫和重金属。另外，已知化石燃料的燃烧会产生呈铀和钍形式的放射性物质。环境规定使用了多种方法来限制排放。然而，最好的解决方案是减少或消除化石燃料的燃烧的替代性能源。

呈精炼汽油形式的化石燃料用于为运行于内燃机的常规陆地车辆提供动力。近年来，已经进行了研究和研发来制造不需要化石燃料、或者至少减少操作车辆所需要的化石燃料量的陆地车辆的发动机。例如，蓄电池电动车辆是利用存储在可再充电蓄电池组中的化学能的电动车辆。电动车辆除了内燃机以外还使用电动马达或者使用电动马达来代替内燃机。在市场中变得更为普遍的电动车辆的形式是既使用电动马达又使用内燃机的混合动力陆地车辆。利用由电能支持的马达的现有陆地车辆具有需要对蓄电池组进行再充电的局限性。用户需要能够用汽油型车辆提供的便利性行驶长的距离。因此，需要这样一种车辆：该车辆能够产生电能以为其马达提供动力并且有助于行驶而同时最小化对环境的任何不利的污染影响。

已知的是，用电力来为陆地车辆提供动力会产生来自车辆的直接污染。具体而言，已知的是汽车可以由蓄电池提供动力而不需要汽油型汽车所使用的常规发电机。对常规发电机的改进产生了排放较少污染物的汽车。然而，电动陆地车辆和混合动力车辆两者的局限性之一是对蓄电池再充电的替代性机构。产生并且利用电能对车辆内的蓄电池再充电的已知方法和系统之一是流体流动力式发电机。流体流动力式发电机将汽车运动形成的流体流转变为涡轮机的转动能量。涡轮机通常附连到发电机，在发电机中，涡轮机的旋转力对发电机的转子施加旋转力。发电机转子的旋转启动发电机并且允许发电机在汽车运动时对蓄电池再充电。然而，在本技术领域中使用的已知发电机是笨重且昂贵的。具体而言，这些发电机是汽车内易受磨损和破损并且必须定期维修和/或更换的额外器件。而且，已知的发电机不能使其产生能量的潜能最大化。因此，期望一种产生电力来对汽车的蓄电池再充电而不需要笨重器件的附加成本和维护且同时使产生的能量最大化的设备和方法。

发明内容

本发明涉及由机械能产生电能的设备和方法。

在本发明的一方面，提供一种设备，该设备具有外壳，该外壳安装在车辆发动机舱的内部中并且横向于车辆的前部。外壳与车辆运动产生的流体流连通。机电式发电机安装在外壳中并且还与蓄电池电连通。发电机包括用于从流体源产生电能的整体式旋转元件。旋转元件安装在外壳内并且响应于接收到外壳中的流体流而绕轴线旋转。磁体联接到旋转元件的远端并且与旋转元件一起进行旋转。另外，围绕与磁体连通的相对同心的壳体隔开地提供导电材料。磁体和导电材料响应于旋转元件的旋转而产生电荷。提供电连接件以将旋转元件产生的电荷传送到蓄电池。

在本发明的另一方面，提供一种设备，该设备具有安装在车辆的内部舱室中的外壳。外壳安装成横向于车辆的前部并且与车辆运动所产生的流体流连通。外壳具有多个内部舱室，每个舱室构造成接收和安装与蓄电池电连通的单个模块化机电式发电机部件。每个发电机部件包括安装到支架的发电机和通过轴与发电机连通的旋转元件。旋转元件适于在接收到外壳中的流体流时绕轴线旋转。第一机电式发电机部件被设置和容纳在外壳的第一舱室中并且邻近于容纳在相邻舱室中的第二机电式发电机部件。第一发电机包括适于沿第一旋转方向旋转的第一旋转元件。第二发电机包括适于沿第二旋转方向旋转的第二旋转元件。第一和第二旋转方向不同。每个发电机部件通过旋转元件的旋转产生电荷。提供电连接件以将产生的电荷传送到蓄电池。