專利名稱：用于生成電能的系統(tǒng)的制作方法
用于生成電能的系統(tǒng)
背景技術：
當設計電氣系統(tǒng)時，總是尋求的目標是有效地生成電力。
沿該方向，進來燈的發(fā)展已包括發(fā)光二極管(LED)的突出性。LED 已適合于許多使用，包括閱讀燈、游泳池照明、交通燈等。據(jù)估計，典 型的LED的每瓦特光輸出是常規(guī)的白熾燈泡的六倍。LED燈也已^皮測 量為比白熾燈泡更有效。此外，LED電路僅要求小規(guī)格的導線且可以在 長距離導線上進行的電連接的情況下來照明。
生成電以驅(qū)動能量有效的燈等已是電氣工業(yè)中主要的關注點。例 如，美國專利6,989,807描述了 LED驅(qū)動設備，該設備利用多個LED和 電流切換電路以自動地激活最大數(shù)量的多個LED。
美國專利5,430,626示出了^f皮照亮的顯示器構造，其中燈以分段的 方式使用在設備內(nèi)以形成被照亮的物體，例如五角星。
美國專利6,988,816利用了照明設備，該設備具有反射系統(tǒng)，反射 系統(tǒng)通過將反射器系統(tǒng)內(nèi)的光源分開使得光源的幾何中心從殼體的光 學中心向外分開而投射了均勻的照明。
美國專利6,346,777描述了 LED燈設備，其中燈串聯(lián)布置或并聯(lián)布 置以形成塊，該塊也包括用于LED燈的驅(qū)動器和控制電路。環(huán)氧樹脂包 圍了塊以形成外殼。
美國專利6,988,812描述了照明設備，其中光源布置在空的模塊內(nèi) 且使用矩形透鏡將光分散。光投射到顯示器表面上以用于使用。
用于以有效的方式生成電能以與例如照明系統(tǒng)的電負荷 一 起使用 的系統(tǒng)在電氣領域內(nèi)是顯著的進步。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，在此提供了用于生成電能的新穎的和有用的系統(tǒng)。 本發(fā)明的系統(tǒng)利用了具有第一可旋轉(zhuǎn)促動軸的第一發(fā)電機。第二發(fā) 電機也可以包括有可旋轉(zhuǎn)促動軸且鄰近第一發(fā)電機放置。鏈接構件連接 到第一和第二發(fā)電機的第一和第二可旋轉(zhuǎn)促動軸，且包括摩擦表面?？?移動構件接觸鏈接構件的摩擦表面以使第一和第二促動軸旋轉(zhuǎn)?？梢苿?構件可以在直線方向上或在弓形;洛徑內(nèi)移動?？梢苿訕嫾梢孕纬蔀樽孕熊囕喬ァ⑵囕喬サ鹊牟糠?。在任何情況中，可以利用發(fā)電機的輸出
來照亮LED、使風扇旋轉(zhuǎn)、泵送水等。
本發(fā)明的發(fā)電機可以具有用作交流發(fā)電機或發(fā)電機的步進馬達的 形式。在某些情況中，步進馬達可以具有多個步，這導致生成具有高頻 率的電流。 一般地，步數(shù)較高的步進馬達以較低的步進馬達速度產(chǎn)生了 較高的頻率。因此，在生成電流期間較少的負荷施加到步進馬達上。具 有高的定位轉(zhuǎn)矩的步進馬達也導致從這樣的馬達產(chǎn)生比具有較低定位 轉(zhuǎn)矩的馬達更高的電流和更高的負荷。
來自步進馬達的動力在供給到例如LED的負荷前可以送到例如超 級電容器的并聯(lián)或串聯(lián)的電容器，電容器可以并聯(lián)地使用以形成存儲單 元。LED也起到整流器的作用，因此有效地為電鏈接到其上的超級電容 器充電。當串聯(lián)接線時，超級電容器用作存儲"排列"，它可以驅(qū)動多 于施加在發(fā)電機輸出上的初始負荷的負荷。電池或LED排列也可以連接 到電容器存儲單元。在某些情況下，電池也可以反饋到馬達，馬達將步 進馬達作為發(fā)電機運行。換言之，發(fā)電系統(tǒng)的可移動構件可以具有DC 馬達等的輸出軸的形式。在某些情況中，固態(tài)電路將控制電路從發(fā)電機 到交替地充電超級電容器的切換。例如，400步進馬達達到諧波共振且 產(chǎn)生144千周至288千周之間的輸出電流。由步進馬達/發(fā)電機所產(chǎn)生的 這樣的高頻電流成功地驅(qū)動了作為負荷的LED,和/或能為作為存儲單 元的電容器充電。
也可以使用LED組，且LED組可以包括多種顏色的LED以產(chǎn)生希 望的強度和色調(diào)的光輸出。
太陽能電池板也可以與本發(fā)明 一起使用來產(chǎn)生到可移動構件的電 力，如果該可移動構件在直線運動中或在旋轉(zhuǎn)運動中移動，這又使得第 一和第二發(fā)電機的促動軸旋轉(zhuǎn)。在某些情況中，當電池與從以上所述的 發(fā)電系統(tǒng)接收輸出的電容器單元一起使用時，太陽能源可以直接地供給 到電池。
在灌溉系統(tǒng)內(nèi)泵送水、驅(qū)動s車電氣系統(tǒng)、照，亮熒:燈:照亮交:通燈等。
可以顯見的是，以上已描述了用于生成電能的新穎和有用的系統(tǒng)。 因此，本發(fā)明的目的是提供電生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用步進馬達用作 交流發(fā)電才幾或發(fā)電才幾，它們可以以直線或^走轉(zhuǎn)方向移動的可移動構件運行。
本發(fā)明的另一個目的是使用至少一對步進馬達作為發(fā)電機而提供 用于生成電能的系統(tǒng)，其中轉(zhuǎn)動了步進馬達的促動軸的可移動構件從擺 或旋轉(zhuǎn)輪接收其能量。
本發(fā)明的進一步的目的是提供電生成系統(tǒng)，其中從該系統(tǒng)得到的電
力具有高的頻率且能驅(qū)動形成在組內(nèi)的一個或多個LED。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于生成電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以與用
作發(fā)電機的步進馬達一起使用且結合太陽能收集器一起使用，以激發(fā)與
發(fā)電機結合使用的可移動構件。
本發(fā)明的進一步的目的是提供電生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以照亮多種顏
色的LED以產(chǎn)生一定色調(diào)的復合投射光，其可以用作生長燈。
本發(fā)明的另一個目的是提供用于生成電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用于
運行通風裝備。
本發(fā)明的進一步的目的是提供用于生成電能的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用 于運行灌溉裝備，包括水泵。
本發(fā)明的另一個目的是提供電生成系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以與液壓流體結 合使用以運行可移動構件，以與作為發(fā)電機或交流發(fā)電機運行的步進馬 達結合使用。
本發(fā)明具有其他目的和優(yōu)點，特別是涉及本發(fā)明的特定的特征和特 點，這將隨說明書的繼續(xù)而變得顯見。


圖1是使用四重步進馬達的本發(fā)明的實施例的截面視圖； 圖2是沿圖1的線2-2截取的截面視圖3是設備的部分的截面?zhèn)纫晥D，圖示了擺的使用以運行多個與本 發(fā)明結合使用的發(fā)電機；
圖4是詳述了圖3的擺的運行的示意性視圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)的部分的示意性視圖，其中圖示了多個LED
組；
圖6是結合馬達利用了飛輪和太陽能收集器以運行一對本發(fā)明的發(fā) 電機的本發(fā)明的示意性視圖7是指示了從使用在本發(fā)明中的發(fā)電機和多個作為存儲單元的并 聯(lián)超級電容器生成電力的示意性視圖；圖8是與本發(fā)明的發(fā)電機結合使用的系統(tǒng)的示意性視圖，結合了鏈 接到多個LED的固態(tài)開關；
圖9是指示了由本發(fā)明的發(fā)電機系統(tǒng)生成的電能的多個使用的示意
性視圖。
為更好地理解本發(fā)明，結合以上所述的視圖參考如下的對本發(fā)明的 優(yōu)選實施例的詳細描述。
具體實施例方式
參考以上所述的附圖從如下的對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細描述 將展開本發(fā)明的多種方面。
參考圖l,可見本發(fā)明的實施例在圖1中整體地以參考數(shù)字IO示出。 發(fā)電系統(tǒng)10包括多個發(fā)電機12作為其元件之一。圖l在此點上描繪了 發(fā)電才幾14、 16、 18和20。發(fā)電才幾14、 16、 18和20分別包括可旋轉(zhuǎn)的 促動軸22、 24、 26和28。應注意的是，發(fā)電才幾14、 16、 18和20可以 安裝在常規(guī)構造的合適的支承件或框架(未示出)上。在本發(fā)明中所使 用的每個步進馬達可以是雙極型步進馬達，額定值為12 ohm且每步 0.9°。另夕卜，馬達可以包括16個接線為兩相的線圈以增加電壓輸出。兩
的步進馬達包括常規(guī)的機械轉(zhuǎn)子對，但這樣的轉(zhuǎn)子對可以改變以消除在 這樣的步進馬達中典型地具有的半步偏移。這樣的改變的步進馬達/發(fā)電 機的負輸出的電感器的添加又將允許正和負輸出 一起脈沖。發(fā)電機14 、 16、 18和20產(chǎn)生了頻率典型地為144千赫至288千赫的交流電流。
鏈接構件也連接到發(fā)電機的對。例如，發(fā)電才幾14和20包括鏈接構 件30,而發(fā)電機16和18與鏈接構件32結合使用。鏈接構件30和32 可以具有彈性體管狀材料的形式。摩擦表面34和36分別與鏈接構件30 和32相關，見圖1和圖2。
可移動構件38在鏈接構件30和32之間根據(jù)方向箭頭40而4亍進， 見圖2?？梢苿訕嫾?8分別接合鏈接構件30和32的摩擦表面34和36, 且才艮據(jù)方向箭頭42和44轉(zhuǎn)動摩^察表面34和36。鏈接構件30和32貼 合地圍繞發(fā)電才幾14、 16、 18和20的促動軸22、 24、 26和28配合。因 此，軸22、 24、 26和28才艮據(jù)方向箭頭42和44轉(zhuǎn)動，在圖2上相對于 軸22和24描繪。因此，由發(fā)電機14、 16、 18和20生成的電流通過多 個導線46傳導，見圖1。轉(zhuǎn)到圖3，可見描繪了擺設備48。擺設備48包括繞保持到框架54 的軸52旋轉(zhuǎn)的輪50。應注意的是，在圖3中部分地圖示了框架54,且 框架54可以以常規(guī)的方式構造以按希望地支承在地面表面上或安裝到 垂直表面。十字桿56支承了擺臂58且允許擺臂58根據(jù)方向箭頭60的 旋轉(zhuǎn)?？烧{(diào)節(jié)配重62與臂58 —起使用以平衡其擺動運動。應注意的是， 多個配重，例如配重62可以與擺臂58 —起使用。4侖50也支承了可移 動構件64,該可移動構件64描繪為弓形條。然而，可移動構件64可以 形成為任何希望的厚度。支承桿66從框架54的剩余部分通過懸臂構件 68和70向外延伸。支承件72、 74和76固定到橫桿66且支承發(fā)電機對 78、 80和82。發(fā)電機對78、 80和82包括類似于圖1中示出的促動軸 和鏈接構件，以允許以參考圖1和圖2的可移動構件38相同的方式與 可移動構件64接觸。因此，在擺臂58的每個擺動期間，電流在發(fā)電機 對78、 80和82內(nèi)生成。
在擺臂58的每個擺動期間，位于擺臂58端部上的永磁體84磁性 地與永^茲體86相互作用。圖4圖示了永;茲體86可以包括在其最靠近永 磁體84的極上的電荷，該電荷可以與永磁體84的極性相反或相同。電 磁體86的極性通過常規(guī)構造的開關機構交替。因此，永磁體84在其向 電磁體86擺動時被吸引到電磁體86且當從電磁體86移開時從電磁體 86^U非斥。當然，可以使用其他裝置以移動擺臂58,例如馬達、彈簧 機構等。
現(xiàn)在觀察圖5, —旦系統(tǒng)10通過一個或多個發(fā)電機，例如發(fā)電機 88生成電流，則電力可以用于照亮例如LED的陣列或4非列90和92的 燈。LED陣列90和92可以具有多種顏色，例如紅色、綠色、白色等。 這樣的顏色的組合可以選擇為產(chǎn)生特定的色調(diào)來照亮空間，以產(chǎn)生希望 的美學效果等。多個LED陣列可以以常身見方式串耳關或并耳關連接。排列 90和92可以交替地切換且關于強度單獨地控制，例如通過脈寬調(diào)制器。
參考圖6，可見本發(fā)明的系統(tǒng)IO可以使用在其他環(huán)境中。例如，發(fā) 電機94和96可以與連接到發(fā)電機94和96的促動軸100和102的飛輪 98—起使用。應注意到的是，飛輪98和促動軸IOO和102可以根據(jù)方 向箭頭104在任何方向上轉(zhuǎn)動。飛4侖98可以由馬達106通過軸108根 據(jù)方向箭頭10旋轉(zhuǎn)。馬達106可以/人電池112和/或太陽能收集器114 接收其電力。馬達106可以具有風車或風扇的形式，它們借助于接附到例如轎車、小型摩托車、自行車等的移動車輛而旋轉(zhuǎn)。馬達106也可以
具有連接到灑水器系統(tǒng)的供水處的以水運行的渦輪機的形式。來自發(fā)電
才幾94和96的電能可以用于照亮優(yōu)選地包4舌LED的景^見照明。類似地， 馬達106可以以氣體運行，從而從車輛或其他燃燒發(fā)動機的排氣接收氣 態(tài)流。另外，發(fā)電機9和/或96可以小型化以從車輪獲得旋轉(zhuǎn)能量。在 自行車輪的情況中，此結果通過鏈接到芯軸發(fā)電機的常規(guī)的彈簧加載的 滾子夾輪實現(xiàn)。此外，風扇可以通過常規(guī)的機械鏈接用作馬達106。這 樣的風扇可以具有吊扇的形式。發(fā)電機9 4和9 6的輸出可以用于照亮燈 116,燈116可以是LED、白熾燈、熒光燈、高強度力欠電燈等。應注意 的是，雖然在圖6中僅描繪了發(fā)電機96的輸出，應理解的是，相同的 負荷可以施加到其內(nèi)的發(fā)電機94。也應認識到的是，來自發(fā)電機94或 發(fā)電才凡96的能量可以通向電池112以幫助馬達106的運4亍。
圖7示意性地圖示了從發(fā)電機118的發(fā)電。通過本發(fā)明的系統(tǒng)10 由發(fā)電機118產(chǎn)生的電力又可以照亮燈或多個燈120。整流器122也用 于發(fā)送DC電力到可以具有電容器或多個電容器的形式的存儲排列124。 優(yōu)選地，存儲排列124是多個串聯(lián)或并聯(lián)的超級電容器，其允許電池126 的緩慢充電。存儲排列124內(nèi)的電容器可以順次充電以實現(xiàn)此效果。另 外，太陽能收集器128可以用于將電池126充電。應認識到的是，太陽 能收集器(圖6的114和圖7的128)可以分別在某些情況中從LED 116 和120接收光子發(fā)射。
轉(zhuǎn)到圖8,可以觀察到用于從發(fā)電機130產(chǎn)生電能的使用了本發(fā)明 的發(fā)電機系統(tǒng)10的另一個系統(tǒng)，該電能通過橋式整流器132。固態(tài)開關 機構134交替將電能通到多個LED 136,通過多個電容器138為該多個 LED 136供給電能。
圖9 一般地圖示了本發(fā)明的系統(tǒng)10的發(fā)電機140的使用，它可以 用于運行風扇142、照亮生長燈144或通過整流器148和變壓器150運 行熒光燈(多個熒光燈)146。在后者情況中，到變壓器150的電能可 以從發(fā)電機140的中心分接頭獲取，作為交流電流，以及從整流器148 獲取的直流電流。已發(fā)現(xiàn)此布置增加了熒光燈(多個熒光燈)146的輸 出。
在運4亍中，系統(tǒng)10通過4吏用例如步進馬達14、 16、 18和20的步 進馬達通過分別由鏈接構件30和32使運行軸22、 24、 26和28旋轉(zhuǎn)而生成電能?？梢苿訕嫾?8可以直線地或弓形地移動，或圓形地與鏈接 構件30和32接觸以生成電流。本發(fā)明的系統(tǒng)可以結合由馬達106操作 的飛輪98使用，該馬達106通過電池或太陽能收集器運行。電能可以 按希望地用于驅(qū)動LED、電燈、風扇、用于灌溉的泵等。
雖然在上文中已以相當詳細的細節(jié)闡明了本發(fā)明的實施例以用于 形成本發(fā)明的完整披露的目的，但對于本領域一般技術人員可顯見的 是，可以在這樣的細節(jié)中進行多個改變而不偏離本發(fā)明的精神和原理。
權利要求
1. 一種用于生成電能的系統(tǒng)，包括a.具有第一可旋轉(zhuǎn)促動軸的第一發(fā)電機；b.具有第二可旋轉(zhuǎn)促動軸的第二發(fā)電機；c.連接到所述的第一和第二可旋轉(zhuǎn)促動軸的一個鏈接構件，所述的一個鏈接構件具有摩擦表面；d.可移動構件，所述的可移動構件接觸所述的一個鏈接構件的所述的摩擦表面且使得所述的第一和第二可旋轉(zhuǎn)促動軸旋轉(zhuǎn)以生成電輸出。
2. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的一個鏈接構件包括空心 構件，所述的空心構件至少部分地圍繞所述的第 一 和第二可旋轉(zhuǎn)促動 軸。
3. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的第一和第二發(fā)電機的所 述的電輸出鏈接到多個發(fā)光二極管，以照亮所述的多個發(fā)光二極管。
4. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的第一和第二發(fā)電機的所 述的電輸出鏈接到電池。
5. 根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述的電池包括隔離電容器。
6. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其附加地包括a. 擺，所述的可移動構件連接到所述的擺；b. 固定到所述的擺的臂的永磁體；和c. 接收電能的電磁體，所述的電磁體定位在所述的永磁體附近；d. 用于控制所述的電能到所述的電磁體的流動的開關。
7. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步附加地包括a. 具有第三可旋轉(zhuǎn)促動軸的第三發(fā)電機；b. 具有第四可旋轉(zhuǎn)促動軸的第四發(fā)電機；和c. 連接到所述的第三和第四可旋轉(zhuǎn)促動軸的另 一個鏈接構件，所述 的另一個鏈接構件具有摩擦表面；所述的可移動構件另外地接觸所述的另一個鏈接構件的所述的摩 擦表面，且使所述的第三和第四可旋轉(zhuǎn)促動軸旋轉(zhuǎn)以生成電輸出。
8. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的另 一個鏈接構件包括空 心構件，所述的空心構件至少部分地圍繞所述的第三和第四可旋轉(zhuǎn)促動 軸。
9. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的第一、第二、第三和第四發(fā)電機的所述的電輸出鏈接到多個發(fā)光二極管以照亮所述的多個發(fā) 光二極管。
10. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的第一、第二、第三和第四發(fā)電機的所述的電輸出鏈接到電池。
11. 根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述的電池包括隔離電容器。
12. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其另外地包括a. 擺，所述的可移動構件連接到所述的擺；b. 固定到所述的擺的臂的永磁體；和c. 接收電能的電磁體，所述的電磁體定位在所述的永磁體附近；d. 用于控制所述的電能到所述的電磁體的流動的開關。
13. 根據(jù)權利要求4所述的系統(tǒng)，其另外地包括具有電輸出的太陽 能收集器，所述的電輸出連接到所述電池以為所述的電池充電。
14. 根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述的第一和第二發(fā)電機的 所述的輸出鏈接到萸光燈以照亮所述的熒光燈。
15. 根據(jù)權利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的第一、第二、第三和 第四發(fā)電機鏈接到熒光燈以照亮所述的熒光燈。
16. —種用于生成電力的系統(tǒng)，包括a. 具有激活軸的步進馬達；b. 用于轉(zhuǎn)動所述的激活軸以產(chǎn)生電輸出的裝置；
17. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述用于轉(zhuǎn)動所述的激活 軸的裝置包括流體渦輪機。
18. 根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述用于轉(zhuǎn)到所述的激活 軸的裝置包括輪。
全文摘要
一種用于利用一個或多個發(fā)電機生成電能的系統(tǒng)。鏈接構件連接到發(fā)電機(多個發(fā)電機)的促動軸(多個促動軸)，且可移動構件接觸鏈接構件的摩擦表面使鏈接構件旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(多個發(fā)電機)的軸(多個軸)旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生電力。
文檔編號H02K1/00GK101288216SQ200680037972
公開日2008年10月15日 申請日期2006年8月11日 優(yōu)先權日2005年8月12日
發(fā)明者西奧多·R·布里斯托 申請人:西奧多·R·布里斯托