專利名稱：利用流體引起的振蕩的發(fā)電機(jī)的制作方法
利用流體引起的振蕩的發(fā)電機(jī)
公開領(lǐng)域
本申請(qǐng)一般涉及從流動(dòng)的流體獲得能量，且更具體地，涉及通過流動(dòng) 的流體引起振蕩并利用該振蕩發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換器和發(fā)電機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)。
背景與概述
例如風(fēng)或水的流動(dòng)的流體中存在的動(dòng)能已成功地應(yīng)用于生產(chǎn)性的人 類目的，例如碾磨谷物或抽水。開發(fā)出了風(fēng)動(dòng)發(fā)電機(jī)以利用這些流體流
(fluid flow)用于發(fā)電。現(xiàn)今，風(fēng)動(dòng)發(fā)電機(jī)具有渦輪或旋轉(zhuǎn)翼的廣泛存在 的形式。盡管這些基于渦輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)在某些風(fēng)速一直很高的開放空間 中一般是有用的，但缺點(diǎn)仍然存在，例如高昂的初始投資成本、除了窄的 風(fēng)速范圍外完全低效、在較低的功率輸出水平(〈lkW)是成本效率不足，等等。
為了避免基于渦輪的裝置的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)各種可選的發(fā)電機(jī)來(lái)利用其他 的自然流動(dòng)現(xiàn)象。然而，由于設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、增加的成本、對(duì)復(fù)雜安裝結(jié) 構(gòu)的需要、能量生產(chǎn)的低效、發(fā)電的不足、產(chǎn)生振動(dòng)的效率低、限制于高 流動(dòng)速度等，這些提議不是令人滿意的。
本公開描述了有效地促進(jìn)由流動(dòng)的流體引起的振蕩，并利用該振蕩產(chǎn) 生電或其他類型的能量的獨(dú)特的發(fā)電機(jī)的各種實(shí)施方式。在一方面，示例 性的發(fā)電機(jī)以沿著固定在兩個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)的張緊的膜或"帶"引起的擺動(dòng) 或渦旋脫落(vortices shedding )的組合的方式，來(lái)利用流體流的能量。膜 可具有拉長(zhǎng)的(elongated)形狀或促進(jìn)利用流動(dòng)的流體振動(dòng)的已知的其他 類型的形狀。示例性的發(fā)電機(jī)包括至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器、至少一個(gè)電導(dǎo)體，和具有 至少兩個(gè)固定端的至少一個(gè)柔性膜。膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)。電導(dǎo)體和磁 場(chǎng)發(fā)生器中的一個(gè)連接到膜并配置成與膜一起運(yùn)動(dòng)。由流體流引起的膜的 4展動(dòng)造成電導(dǎo)體和所施加的》茲場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到 電導(dǎo)體的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化，且施加到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在
導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。發(fā)電機(jī)的一個(gè)或所有部分可實(shí)現(xiàn)為MEMS (微機(jī)電系 統(tǒng))裝置。在一方面，當(dāng)膜不振動(dòng)時(shí)，磁場(chǎng)的方向可基本上垂直于由電導(dǎo) 體圍繞的區(qū)域。
示例性的發(fā)電機(jī)可進(jìn)一步包括連接到膜的至少一個(gè)塊狀物(mass)， 以在膜遭受流體流時(shí)促進(jìn)膜的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可提供功 率調(diào)節(jié)電路以調(diào)節(jié)引起的電流。功率調(diào)節(jié)電路可包括配置成對(duì)電流進(jìn)行整 流的整流電路。在另一個(gè)實(shí)施方式中，磁場(chǎng)發(fā)生器包括至少一個(gè)永磁體。 在又一個(gè)實(shí)施方式中，示例性的發(fā)電機(jī)包括多組電導(dǎo)體，例如線圈。由多 組導(dǎo)體產(chǎn)生的電流可以串聯(lián)方式組合?？商峁┛稍俪潆姷碾姽β蚀鎯?chǔ)裝 置，例如電池或電容器，以由電流或充電。
在一個(gè)實(shí)施方式中，示例性的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括支持結(jié)構(gòu)。膜的固定 端被固定到所述支持結(jié)構(gòu)。電導(dǎo)體連接到膜。磁場(chǎng)發(fā)生器布置在支持結(jié)構(gòu) 上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，磁場(chǎng)發(fā)生器連接到膜，且電導(dǎo)體布置在支持結(jié) 構(gòu)上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，磁場(chǎng)發(fā)生器被定向?yàn)槭沟么怪庇谀さ钠矫嫔?出磁場(chǎng)(即，極間軸線(pole to pole axis ))。在又一個(gè)實(shí)施方式中，磁 場(chǎng)發(fā)生器被定向?yàn)槭沟闷叫杏谀さ钠矫嫔涑龃艌?chǎng)。當(dāng)然，在每個(gè)相應(yīng)的實(shí) 施方式中重新排列電導(dǎo)體以作為磁場(chǎng)方向的變化原因。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，示例性的發(fā)電機(jī)包括可調(diào)張力提供器，例如發(fā) 動(dòng)機(jī)，配置成根據(jù)流體流的速度在膜的固定端之間施加可調(diào)張力?？商峁?傳感器以產(chǎn)生指示流體流的作用的信號(hào)。在一方面，可基于電流調(diào)節(jié)張力。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，示例性的發(fā)電機(jī)可包括多個(gè)柔性膜。在一方面， 膜可固定到相同的支持結(jié)構(gòu)。
根據(jù)下面詳細(xì)的描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本公開的附加的方 面和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯，其中只是簡(jiǎn)單通過用于為實(shí)現(xiàn)本公開而設(shè)想的最
7佳模式的闡述，來(lái)顯示和描述了本公開的示例性的實(shí)施方式。如將被認(rèn)識(shí) 到的，本公開能夠有其他的和不同的實(shí)施方式，且其一些細(xì)節(jié)能夠在不同 的顯而易見的方面進(jìn)行更改，完全不偏離本公開。因此，附圖和描述應(yīng)認(rèn) 為本質(zhì)上是例證性的，而不是限制性的。
附圖筒述
圖1是根據(jù)本公開的示例性的發(fā)電機(jī)的透視圖。
圖2是例證性的實(shí)施方式的示例性的振動(dòng)模式的側(cè)視圖。
圖3是永磁體及其產(chǎn)生的場(chǎng)的示例性的方向的圖示。
圖4是用于處理由示例性的發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電流的電路的原理圖。
圖5是示例性的發(fā)電機(jī)的另一個(gè)實(shí)施方式的透視圖。
圖6是利用由流動(dòng)的流體引起的振蕩的示例性的發(fā)電機(jī)的又一實(shí)施方 式的透視圖。
圖7是另 一種振動(dòng)模式的透視圖。
圖8是示例性的發(fā)電才幾的定向4展動(dòng)(orientation variation)的截面透一見圖。
例證性實(shí)施方式的詳細(xì)描述
在下面的描述中，為了說(shuō)明的目的，陳述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對(duì) 本公開的全面的理解。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)明顯的是本公開可以 在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其他例子中，為避免無(wú)謂地使本公 開難于理解，以方塊圖形式顯示了公知的結(jié)構(gòu)和裝置。
示例性的發(fā)電機(jī)包括磁場(chǎng)發(fā)生器和用于將流體流，例如氣流、水流、 潮汐等中存在的能量轉(zhuǎn)換成振動(dòng)或振蕩的柔性膜。柔性膜包括連接到它的 至少一個(gè)電導(dǎo)體并具有至少兩個(gè)固定端。膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)"柔性"指具有這種能力的膜，即響應(yīng)于所施加的力的作用， 變形為許多種確定和不確定的形狀而沒有損傷。
至少一個(gè)電導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)為連接到膜并配置成與膜一起運(yùn)動(dòng)的鋁或銅 線圈。例如， 一個(gè)或更多的線圈被集成到振蕩的膜中或集成到振蕩的膜上。 那些線圈懸于相應(yīng)的磁場(chǎng)發(fā)生器之上。在一個(gè)實(shí)施方式中，線圈借助于新
近研發(fā)的用于RFID標(biāo)簽和貼片天線的技術(shù)而被直接印到膜上。
由流體流引起的膜的振動(dòng)造成電導(dǎo)體和所施加的磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化，而施加到電導(dǎo)體 的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
當(dāng)使用風(fēng)或氣流驅(qū)動(dòng)示例性的發(fā)電機(jī)時(shí)，風(fēng)垂直于膜(例如具有拉長(zhǎng) 形狀的膜)的長(zhǎng)軸線流動(dòng)。流動(dòng)的流體引起張緊的膜自發(fā)的不穩(wěn)定(通常 所說(shuō)的擺動(dòng))。在適當(dāng)設(shè)計(jì)的變化形式中，膜的擺動(dòng)導(dǎo)致有規(guī)律的、減小 的扭矩的高能量振蕩模式。此模式經(jīng)常稱為振蕩的第一簡(jiǎn)正模式(normal mode)。另外，渦旋脫落可沿著膜的邊緣和表面發(fā)生，在某些情況下增強(qiáng) 振蕩。
由此膜的振蕩造成線圈相對(duì)于磁體運(yùn)動(dòng)。變化的磁場(chǎng)穿過由線圈限定 的閉合區(qū)域，因而在所述線圈內(nèi)產(chǎn)生EMF。由此電流產(chǎn)生，而不要求振動(dòng) 的膜物理耦合到活塞或凸輪系統(tǒng)來(lái)發(fā)電。此發(fā)電機(jī)工作在多種風(fēng)速下，包 括比大多數(shù)基于渦輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)所需的速度低的速度。而且，本公開的 示例性的發(fā)電機(jī)的成本基本低于大多數(shù)其他的基于渦輪的發(fā)電機(jī)，且沒有 物理上研磨的部分提供了長(zhǎng)時(shí)間、無(wú)噪音、免維修操作的可能性。不需要 引導(dǎo)用的鈍體(leading bluff body)，盡管如杲需要的話可以使用這樣的鈍 體。
另外，示例性的發(fā)電機(jī)，特別是在小規(guī)格情況下，達(dá)到了比渦輪或基 于渦輪的發(fā)電機(jī)(例如那些使用傳統(tǒng)的壓電方法的發(fā)電機(jī))更好的效率。 沒有對(duì)基于翼的旋轉(zhuǎn)渦輪的貝茲極限(Betz limit)的限制，可為此改進(jìn)的 風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型確定較不嚴(yán)格的效率限制。在此公開的概念解決了許多領(lǐng)域中對(duì)于能量的需要，這些領(lǐng)域從用于
小規(guī)格RF傳感器陣列的能量獲得到分散的農(nóng)村電氣化，到并網(wǎng)式 (grid-connected )大規(guī)模的電力供應(yīng)。
在某些實(shí)施方式中，振蕩處于有兩個(gè)相對(duì)固定的節(jié)點(diǎn)的模式中，而在 其他實(shí)施方式種，可設(shè)立跨過膜的多個(gè)節(jié)點(diǎn)。此外，在某些實(shí)施方式中， 線圈置于膜上且相對(duì)于固定的一組〃磁體運(yùn)動(dòng)，而在其他實(shí)施方式中，線圈 靜止在支撐物(mount)上，而磁體被固定到運(yùn)動(dòng)的膜。另外，可通過永 磁體或電磁感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，將由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的一些電送入電磁體的配線中 以保持它們的場(chǎng)。線圈可呈現(xiàn)不同的形狀、結(jié)構(gòu)或形式。
圖1描示了根據(jù)本公開的示例性的發(fā)電機(jī)100。發(fā)電機(jī)100包括拉長(zhǎng) 的膜2、兩個(gè)線圈4a、 4b和支持結(jié)構(gòu)6。支持結(jié)構(gòu)6包括底部8及其用于 容納永磁體12a、 12b的兩部分。提供了粘合劑14a、 14b以將膜2連結(jié)到 底部8。在底部/膜上或遠(yuǎn)離底部/膜提供功率調(diào)節(jié)電路以處理由線圈4a、 4b產(chǎn)生的電流。線圈4a、 4b粘附到膜2的表面或粘附到膜2中，并分別 懸在磁體12a、 12b的上方。兩導(dǎo)線16a、 16b分別耦合到線圈4a、 4b。施 加到膜2的張力是膜2的彈性和底部8的物理特性(即楊氏模量等)連同 底部8的端部之間的特定距離的函數(shù)。
圖1中所示的示例性的發(fā)電機(jī)100如下操作。流體的流動(dòng)，可包括例 如水的液體流動(dòng)，或空氣的流動(dòng)，例如在人工通風(fēng)系統(tǒng)或自然風(fēng)中存在的 空氣的流動(dòng)，這種流體的流動(dòng)跨過拉長(zhǎng)并張緊的膜2行進(jìn)。此流體流在近 似垂直于膜的長(zhǎng)軸(majoraxis)的方向上行進(jìn)，這之后膜的自激振蕩將會(huì) 開始。此振蕩通常以膜2的輕微扭轉(zhuǎn)起始。然而，這種初始狀態(tài)將快速(約 < 1秒)穩(wěn)定到扭矩減小的最低簡(jiǎn)正模式的振蕩，例如圖2中所描示的。 隨著膜2的振動(dòng)，線圈4a、 4b將在固定的永磁體12a、 12b之上，同樣地 與膜2—起振蕩。圖2中示出了此振動(dòng)的側(cè)視圖。
圖3示出了在線圈4a、 4b下方的磁體12a、 12b的示例性的方向。磁 場(chǎng)定向?yàn)槭沟镁€圈4a、 4b的閉合區(qū)域被垂直的場(chǎng)線越過，如最初由邁克 爾-法拉第所描述的。應(yīng)注意，磁體的幾種定向?qū)a(chǎn)生恰當(dāng)定向的磁 。隨 著線圈4a、 4b相對(duì)于固定的磁體12a、 12b移動(dòng)，通過線圈4a、 4b的該場(chǎng)的強(qiáng)度變化。磁場(chǎng)的此變化產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(EMF)。依賴于載荷狀況、內(nèi)阻、
阻抗以及一 系列的因素，EMF產(chǎn)生電流，即電子的流動(dòng)。
在振蕩的第一簡(jiǎn)正模式中，線圏4a、 4b近似彼此同相地振蕩。流過各 導(dǎo)線16a、 16b的電流可以結(jié)合，而沒有明顯的相消干涉。依賴于饋入與發(fā) 電機(jī)IOO關(guān)聯(lián)的功率調(diào)節(jié)電路的期望的電壓和電流，導(dǎo)線16a、 16b可并聯(lián) 或串聯(lián)連接。
圖1中顯示的結(jié)構(gòu)有效地將整個(gè)膜的振蕩的能量集中在一個(gè)或更多的 離散區(qū)域。這以與杠桿將大的平移的運(yùn)動(dòng)"濃縮"成具有較大有勢(shì)力 (potential force)的較小的運(yùn)動(dòng)的方式類似的方式起作用。該靠近膜的端 部的較大的力允許并入較重和較厚的線圈，而不減弱掉振蕩。因此，需要 較小的磁場(chǎng)來(lái)填充線圈經(jīng)過的較小的空間體積，這說(shuō)明磁體成本較小。另 外，通過很大程度上將線圈放置在流動(dòng)的流體的通路之外，膜的中心區(qū)域 的大部分可響應(yīng)那些流動(dòng)，而沒有配線的妨礙。
圖4顯示了對(duì)于低風(fēng)速使用串聯(lián)連接來(lái)達(dá)到較高的電壓的示例性的功 率調(diào)節(jié)電路40的方塊圖。電路40包括整流器41、平滑電容器42、步升 電源(step-up supply ) 43，和儲(chǔ)能裝置44，例如可再充電的電池或超級(jí)電 容器。整流器41和平滑電容器42將交流電形式的線圏4a、 4b的輸出轉(zhuǎn)換 成平滑的直流。如果期望有特定范圍的電壓用于終端應(yīng)用，則將DC電流 饋入步升電源43或升壓轉(zhuǎn)換器。提供儲(chǔ)能裝置44以在該應(yīng)用吸取的電流 和來(lái)自發(fā)電機(jī)100的線圈4a、 4b的供應(yīng)之間進(jìn)行緩沖。
如圖1所示，底部8呈現(xiàn)弓形的形狀。在短時(shí)間的偏移(deviation) 過程，弓形底部在膜2上提供近似恒定的張力。這樣，在膜2隨時(shí)間伸展 時(shí)，底部2的彈簧作用保證膜2保持在特定的張力下。應(yīng)理解，其他形狀 的底部可用于實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)100。也可使用平的不彎曲的底部，膜2本身的 自然彈性能夠滿足相同的效果。在另一個(gè)實(shí)施方式中，恒力彈簧(例如貝 勒維爾墊圈(Belleville washer))或柔順機(jī)構(gòu)(compliant mechanism )可 連接到膜的端部或并入底部本身的結(jié)構(gòu)中，這使得在較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，在 膜2上能夠保持更可靠的恒定的張力。對(duì)于膜被垂直定向的實(shí)施方式，可 通過對(duì)膜2或底部8附加重量，由地球引力生成恒定的恢復(fù)力。在另一個(gè)實(shí)施方式中，反饋系統(tǒng)安裝到發(fā)電機(jī)100中以在更高的風(fēng)速
中提供或應(yīng)用膜2更大程度的張緊。此反饋系統(tǒng)可以多種方式實(shí)現(xiàn)，例如 在安裝結(jié)構(gòu)的底部2內(nèi)安裝螺線管。隨后螺線管的推力可與線圈4a、 4b 的電輸出一致地變化。在另一個(gè)實(shí)施方式中，使用隨著輸入電壓的變化而 改變形狀的記憶合金或電介質(zhì)材料，以響應(yīng)于由傳感器檢測(cè)到的風(fēng)速來(lái)改 變膜2的張力。
圖5描示了使用本公開的概念的示例性的發(fā)電機(jī)500的另 一 個(gè)實(shí)施方 式，其中線圈52覆蓋了膜表面54的較大區(qū)域。為了保持相似的電功率輸 出，將需要更多的永磁體56來(lái)提供類似地放大的磁場(chǎng)。圖5中描示的設(shè) 計(jì)對(duì)很小的發(fā)電機(jī)特別有用，例如MEMS裝置或"片上發(fā)電機(jī)"，其中覆 蓋膜的較大部分的線圈是可接受的，因?yàn)槌錆M線圈的平移的體積所需的磁 場(chǎng)具有有限的量級(jí)。
圖6示出了圖1中顯示的實(shí)施方式的變化形式。在膜2上提供了至少 一個(gè)塊狀物62。塊狀物62可包括具有對(duì)稱或不對(duì)稱的形狀的一個(gè)或更多 的輪廓低的物體(low-profile object)。對(duì)于具有較大尺寸的(例如長(zhǎng)度>0.5 米)膜，所附著的塊狀物62提供膜2的更劇烈的振蕩。在某些情況下， 塊狀物62起作用以在振蕩的開始提供不穩(wěn)定性的來(lái)源，由此引起膜2的 輕微的最初的扭轉(zhuǎn)。然而，塊狀物62的位置和幾何形狀以及膜2的張力、 寬度和長(zhǎng)度可以制成使得此不穩(wěn)定性快速地轉(zhuǎn)變成扭矩減小的第一簡(jiǎn)正 模式的振蕩。
圖7描示了本公開的另一個(gè)實(shí)施方式。在此實(shí)施方式中，線圈和膜的 布置類似于圖1中顯示的發(fā)電機(jī)。然而，使圖7中的膜以振動(dòng)的其他簡(jiǎn)正 模式振蕩，例如圖7中所示的第二模式。在功率調(diào)節(jié)電路中，可能需要一 些簡(jiǎn)單的改變以適應(yīng)多個(gè)線圈的異相振蕩，而對(duì)于較大的發(fā)電機(jī)，這些替 換的模式可在效率上提供顯著的增益。
盡管圖1和圖5-7中所示的實(shí)例包括關(guān)于一組固定的永磁體移動(dòng)的一 個(gè)或更多的線圈，但應(yīng)理解，可以實(shí)現(xiàn)在膜上放置磁體并因此使磁體相對(duì) 于固定的線圈移動(dòng)的其他的實(shí)施方式。這樣布置的優(yōu)點(diǎn)在于來(lái)自線圈的引線不經(jīng)受任何彎曲應(yīng)力，所述彎曲應(yīng)力如在移動(dòng)的線圏實(shí)施方式下可能出 現(xiàn)的。
另外，盡管線圈可如圖1所示基本上平行于拉長(zhǎng)的膜2的表面放置，
但另一個(gè)選擇是將線圈布置成連接在膜2之上或以下，基本上更加垂直于
膜。當(dāng)然，永磁體的磁場(chǎng)的定向?qū)⑿枰桓淖円赃m應(yīng)這樣的變化。類似地，
線圈相對(duì)于膜的這種再定向選擇還應(yīng)用于磁場(chǎng)發(fā)生器連接到膜2而線圈固 定到底部8的實(shí)施方式。圖8示出了定向磁場(chǎng)發(fā)生器(例如磁體72)以便 平行于膜2的平面射出磁場(chǎng)(即，極間軸線)的實(shí)施例的截面圖，其中相 應(yīng)的線圈在所述磁場(chǎng)發(fā)生器的側(cè)面。如圖8所示，永磁體72連接到基本 上剛性的構(gòu)件74，構(gòu)件74本身以大致垂直的布置連接到柔性膜2。永磁 體72產(chǎn)生的場(chǎng)被引導(dǎo)通過線圈4a,線圈4a用支承件76支持靠近磁體72。 當(dāng)膜2振蕩時(shí)，永磁體72也將振蕩。此振蕩將使被引導(dǎo)通過線圈4a的磁 場(chǎng)的強(qiáng)度改變，由此產(chǎn)生EMF。此特定的實(shí)施方式有在寬范圍的振蕩速率 下避免磁體-線圈接觸的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榇朋w72沿著線圈4a的面移動(dòng)，而不是 朝向及遠(yuǎn)離所述線圈移動(dòng)。附加的線圈可放置在》茲體72的相對(duì)的側(cè)上以 受益于另外的極。根據(jù)一種變化形式，線圈4a和磁體72可用含鐵材料支 持(back with),以便形成完整的磁路，如在此申請(qǐng)的其他部分中所描述 的。
根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式，不是將線圈附著到膜，而是直線發(fā)電機(jī)可被耦 合到振蕩膜2。盡管實(shí)現(xiàn)此耦合的最直接的方法是在直線發(fā)電機(jī)的磁體和 膜之間連接軸狀物或線狀物(thread)，但裝到膜上的較小的磁體可用于 不接觸而通過排斥或吸引在直線發(fā)電機(jī)的磁體中激勵(lì)振蕩。直線發(fā)電機(jī)的 磁體的振蕩的固有頻率優(yōu)選匹配膜的驅(qū)動(dòng)振蕩的固有頻率。此實(shí)施方式允 許大的發(fā)電機(jī)安裝以提高效率。
可提供附加的變化形式以提高示例性的發(fā)電機(jī)的性能，以用于特定的 應(yīng)用。例如，可期望用鐵氧體粉末(ferrite powder)或?qū)訝詈F金屬填充 發(fā)電機(jī)的線圈以增加通過線圈的磁通量。另外，如本領(lǐng)域所公知的，永磁 體產(chǎn)生的磁場(chǎng)可通過在磁芯周圍適當(dāng)?shù)胤胖脤訝罨蚍勰畹蔫F磁體或鐵磁材料而制成"完整的回路"。此技術(shù)保證最大的磁場(chǎng)被引導(dǎo)到線圈的區(qū)域。
許多鐵磁材料可被用作發(fā)電機(jī)中磁場(chǎng)的源。NdFeB稀土磁體、陶瓷磁 體、鋁鎳鈷磁體和釤鈷磁體是一些比較普遍的選擇。
另外，在發(fā)電機(jī)應(yīng)用也稱為勵(lì)磁線圈(field coil)的電磁體可用來(lái)代 替永磁體作為磁場(chǎng)的源?？招净蜩F磁芯的一個(gè)或更多的線匝可以起勵(lì)磁線 圈的作用。這些勵(lì)磁線圈在芯中充滿著小的殘余磁場(chǎng)，以在移動(dòng)的膜線圈 中引起最初的小EMF。此電流的一部分轉(zhuǎn)回到勵(lì)磁線圈中，仍導(dǎo)致較大的 場(chǎng)。此增大的場(chǎng)導(dǎo)致在振蕩膜線圈中產(chǎn)生的增加的EMF，且此正反饋循環(huán) 繼續(xù)直到達(dá)到一平衡，在該平衡點(diǎn)，勵(lì)磁線圈產(chǎn)生類似于由永磁體產(chǎn)生的 場(chǎng)的強(qiáng)場(chǎng)。這些有時(shí)被稱為自激發(fā)電機(jī)，通常被分類到"串勵(lì)"發(fā)電機(jī)、
"并勵(lì)，，發(fā)電機(jī)或"復(fù)勵(lì)"發(fā)電機(jī)的子集中，它們的原理在本領(lǐng)域中是公 知的。另一個(gè)可能性是使用被分別激勵(lì)的勵(lì)磁線圈，電流對(duì)于由外部源提 供的場(chǎng)來(lái)說(shuō)是必要的。這兩種非永磁體的選擇對(duì)于大的永磁體的成本高的 驚人的較大的安裝特別有用。
一些其他的變化形式涉及到膜。膜的形狀不必限于矩形。確切地說(shuō)，
錐形的膜和各種幾何形狀的膜可在某些標(biāo)準(zhǔn)下提供很大的優(yōu)勢(shì)。另外，膜 不必限于薄膜或織物的平坦的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，但也能夠制成更接近于大致翼的
外形，以提高拉長(zhǎng)的柔性膜的振蕩特性。此外，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不必是全部連續(xù) 的，而可以包括孔或凹陷處。在某些情況下，以安裝膜的線圈為中心的孔 可允許底部安裝的磁體部分地穿過所述線圈，由此防止在某些實(shí)施方式 中，在劇烈振蕩過程中膜-磁體的碰撞。
現(xiàn)在為止所描述的大多數(shù)實(shí)施方式也可以被定向在任何方向上，例如 垂直地安裝在極上，或水平地安裝在兩個(gè)塔(tower)之間，或任何組合或 組合的變化形式。本公開示例性的發(fā)電機(jī)可用任何數(shù)量的膜材料，例如 ripstock尼龍、超薄聚酯薄膜、涂覆聚酯薄膜的塔夫綢(mylar-coated taffeta )、 Kevlar帶，或聚乙烯薄膜，以列出很多可能中的很少的幾個(gè)。
也能在動(dòng)力裝置中使用多個(gè)發(fā)電機(jī)以提供不同的水平的電力用于給 定的區(qū)域或應(yīng)用。經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)施方式涉及使用具有嵌入的線圈的兩個(gè)膜，每個(gè)膜放置在永磁體的相對(duì)側(cè)上。此布置允許利用磁場(chǎng)的兩極。此雙 膜變化形式的每個(gè)膜的AC輸出可以不同相，因而能夠被分別地整流和調(diào)
節(jié)，并隨后重新組合為附加的DC輸出。明顯地，許多的這些發(fā)電機(jī)可堆
疊到塔上或布置在框架中以獲取大的截面積的風(fēng)的能量，而不是只獲取單 個(gè)發(fā)電機(jī)單獨(dú)所見的小區(qū)域。
示例性的發(fā)電機(jī)的另 一 個(gè)變化形式包括在兩個(gè)遠(yuǎn)距離的點(diǎn)之間伸展 的膜，例如，在兩個(gè)建筑物之間或在兩個(gè)塔之間伸展的膜。在此情況下， 延伸膜的全長(zhǎng)的底部是不必要的。確切地說(shuō)，在膜的端部的夾具能夠?yàn)槟?和場(chǎng)的源(不管該源是一組永磁體還是勵(lì)磁線圈)提供支持。彈簧或?qū)ｉT 設(shè)計(jì)的柔順機(jī)構(gòu)可并入夾具中，以使得對(duì)膜施加恒定的張力，甚至跨過大 的距離。
根據(jù)本公開的示例性的發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)涉及對(duì)非常高的風(fēng)速的反應(yīng)。一
般地，在傳統(tǒng)的水平軸渦輪或垂直軸發(fā)電機(jī)中，巻起機(jī)構(gòu)(furling mechanism )必須被加入發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)中。此巻起機(jī)構(gòu)使發(fā)電機(jī)的葉片由 于風(fēng)流而彎曲，以在高風(fēng)速條件下避免災(zāi)難性損害。該附加物在傳統(tǒng)的基 于風(fēng)的發(fā)電機(jī)中是昂貴且復(fù)雜的部件。在某些情況下，盡管會(huì)防止巻起， 但是渦輪葉片的大量的動(dòng)能仍是危險(xiǎn)的。相比之下，根據(jù)本公開的示例性 的發(fā)電機(jī)在謹(jǐn)慎選定的張力條件下工作。因此，在可能危及發(fā)電機(jī)的高速 風(fēng)中，可簡(jiǎn)單地減小膜的張力，或膜輕微地扭曲以大大減少發(fā)電機(jī)到風(fēng)流 的耦合。當(dāng)該情況發(fā)生時(shí)，膜將停止振蕩直到其重新開始是安全的為止。 此外，如果膜確實(shí)出現(xiàn)災(zāi)難性的故障并從安裝結(jié)構(gòu)脫離，那么與傳統(tǒng)的基 于渦輪的發(fā)電機(jī)相比，對(duì)于周圍區(qū)域的危險(xiǎn)也是小的。
根據(jù)本公開實(shí)現(xiàn)的發(fā)電機(jī)在各種不同的功率標(biāo)準(zhǔn)(power scale)下有 許多的應(yīng)用。例如，可在建筑物的HVAC管道遍布數(shù)百個(gè)根據(jù)本公開的小 的發(fā)電機(jī)。這些發(fā)電機(jī)能夠引流空氣流遍及整個(gè)管道網(wǎng)以向附近的無(wú)線傳 感器提供連續(xù)的電力供應(yīng)。這些傳感器的陣列在"智能建筑物"的結(jié)構(gòu)中 是重要的。然而，結(jié)構(gòu)中需要的傳感器經(jīng)常使用壽命三到五年的電池，這 在傳感器十或二十年的壽命周期中，在很大程度上增加了它們的維修成 本。根據(jù)本公開實(shí)現(xiàn)的并遍布HVAC管道的發(fā)電機(jī)減少了對(duì)電池的依賴，
15并擴(kuò)大了此分布式的、長(zhǎng)壽命傳感器陣列的領(lǐng)域的范圍。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施
例性的發(fā)電機(jī)自身可起風(fēng)速傳感器(wind sensor)和傳輸該傳感器信息所 需的電源的作用。
根據(jù)本公開的發(fā)電機(jī)的另 一個(gè)重要應(yīng)用是農(nóng)村照明設(shè)備(rural lighting)，主要是新興經(jīng)濟(jì)體中的農(nóng)村照明設(shè)備。發(fā)展中國(guó)家中的多數(shù)家 庭花費(fèi)他們百分之二十的年收入在煤油上以用于照明(一類冒煙的，基于 燃料的照明設(shè)備，有火災(zāi)危險(xiǎn)和室內(nèi)空氣質(zhì)量健康危害)。通過使數(shù)十瓦 標(biāo)準(zhǔn)的根據(jù)本公開的發(fā)電機(jī)與高效白光LED耦合可實(shí)現(xiàn)新的照明系統(tǒng)。新 系統(tǒng)可持續(xù)地在十年或更長(zhǎng)時(shí)間提供清潔、廉價(jià)的照明設(shè)備并可用幾個(gè)月 的煤油費(fèi)用(USS10-S50)的價(jià)值支付。本公開示例性的發(fā)電機(jī)的相關(guān)應(yīng)用 是為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)(例如WiFi或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò))中的節(jié)點(diǎn)提供動(dòng)力。
根據(jù)使用圖1中示出的結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施方式，膜有具有兩個(gè)固定端的 拉長(zhǎng)的形狀。膜由涂覆聚酯薄膜的塔夫綢制成，尺寸是440mm長(zhǎng)，25 mm 寬及O.l-0.15mm厚。兩個(gè)線圈在距每個(gè)固定端74mm處附著到膜。線圈 由38 awg的涂覆搪瓷的線制成，每個(gè)線圈有約150匝且電阻約25歐姆。 線圈內(nèi)徑約3/4",而外徑7/8"。這些線圈串聯(lián)配線以實(shí)現(xiàn)約50歐姆的總電 阻。底部由丙烯酸類(acrylic )制成。兩個(gè)圓柱形NdFeB》茲體布置在線圈 之下。磁體厚1/2"，直徑3/4",且產(chǎn)生5840高斯的表面場(chǎng)。膜的峰-峰垂 直振蕩約20mm。此實(shí)施方式在匹配的負(fù)載上，在9-10mph的風(fēng)速(4-4.5m/s) 下產(chǎn)生約15-20 mW，這足以為無(wú)線收發(fā)器提供動(dòng)力來(lái)用于信息的連續(xù)RF 傳輸，例如溫度和電壓，并對(duì)無(wú)線收發(fā)器中的電容器充電。此實(shí)施方式的 較小的尺寸使其適合于工作在HVAC管道中以便收獲氣流的能量以為傳 感器陣列提供動(dòng)力。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)圖1中顯示結(jié)構(gòu)而構(gòu)造的示例性的發(fā)電機(jī) 使用較大的膜，該膜由涂覆聚酯薄膜的塔夫綢或ripstock尼龍制成，且為 1.75米長(zhǎng)，50mm寬，在鋼和HDPE底部上。在一個(gè)實(shí)施方式中，尺寸約 1.5" x 1.5"的薄矩形鋼片附著到膜的中間以起如在圖6中示出的塊狀物的 作用。兩個(gè)28 awg的線的矩形線圏靠近帶的端部被附著并懸于相應(yīng)的矩形NdFeB磁體之上。通過此示例性的發(fā)電機(jī)在匹配的負(fù)載上，在10mph的風(fēng) 速下產(chǎn)生的這種功率約0.5- 1 W，適合于對(duì)手機(jī)充電或?yàn)檗r(nóng)村地區(qū)的照明 設(shè)備提供功率。
盡管利用獲取氣流的能量的實(shí)例描述了以上實(shí)施方式，但應(yīng)理解，也 可應(yīng)用相同的設(shè)計(jì)以獲取水流的能量。例如，具有更改的膜，具有較小的 粘性阻力特性的發(fā)電機(jī)，可放置在海底以獲取海流的能量。另外，以類似 于在所討論的HVAC系統(tǒng)中的能量收獲的方式，基于本公開的原理的發(fā)電 機(jī)可并入水管線路中?？墒褂煤Ａ骱惋L(fēng)力發(fā)電機(jī)的組合以在開闊的水體上 形成遙感器陣列，盡管單獨(dú)的海流或風(fēng)力發(fā)電機(jī)也能夠用于此用途。
應(yīng)理解，在此描述的示例性的發(fā)電機(jī)的一個(gè)或更多的部分或模塊可被 單獨(dú)地銷售以便組裝到如本公開中描述的發(fā)電機(jī)中。例如，可提供能量轉(zhuǎn) 換器以用于具有磁場(chǎng)的發(fā)電機(jī)中。轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)柔性膜。每個(gè)膜具 有至少兩個(gè)固定端，并暴露在磁場(chǎng)中(當(dāng)用于發(fā)電機(jī)中時(shí))。另外，膜在 遭受流體流時(shí)振動(dòng)或振蕩。每個(gè)膜具有至少一個(gè)連接的電導(dǎo)體。由流體流 引起的每個(gè)膜的振動(dòng)造成導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加 到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。施加到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化引起在導(dǎo)體 中流動(dòng)的電流。還應(yīng)理解，發(fā)電機(jī)可利用多組能量轉(zhuǎn)換器來(lái)以較大規(guī)模產(chǎn) 生能量。
根據(jù)另 一個(gè)實(shí)施方式，提供示例性的能量轉(zhuǎn)換器以用于包括至少 一個(gè) 磁場(chǎng)發(fā)生器和至少一個(gè)電導(dǎo)體中的一個(gè)的發(fā)電機(jī)中。轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè) 柔性膜和連接到膜的至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器和至少一個(gè)電導(dǎo)體中的另一個(gè)。 每個(gè)膜具有至少兩個(gè)固定端。另外，每個(gè)膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)。由流體 流引起的每個(gè)膜的振動(dòng)造成了至少一個(gè)導(dǎo)體和由至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn) 生的》茲場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到至少一個(gè)電導(dǎo)體的磁場(chǎng) 強(qiáng)度的變化。施加到至少一個(gè)電導(dǎo)體的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化引起在至少一個(gè)電 導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
本公開已參考其具體的實(shí)施方式進(jìn)行了描述。然而，明顯的是可對(duì)發(fā) 明作出各種更改和改變而不偏離本公開廣泛的精神和范圍。本公開中描述的原理可應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)化的顯示系統(tǒng)的不同操作中而不背離該原理。因此， 說(shuō)明書和附圖應(yīng)認(rèn)為是例證性的而非限制性的意思。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)，包括柔性膜，其具有至少兩個(gè)固定端，其中所述膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)；電導(dǎo)體和配置成對(duì)所述電導(dǎo)體施加磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生器，其中所述電導(dǎo)體和所述磁場(chǎng)發(fā)生器中之一連接到所述膜并配置成與所述膜一起運(yùn)動(dòng)；其中由所述流體流引起的所述膜的振動(dòng)造成所述電導(dǎo)體和所施加的所述磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；由此所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到所述電導(dǎo)體的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化；以及施加到所述電導(dǎo)體的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在所述導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
2. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括支持結(jié)構(gòu)，其中 所述膜的所述固定端被固定到所述支持結(jié)構(gòu)； 所述電導(dǎo)體連接到所述膜；以及 所述^P茲場(chǎng)發(fā)生器布置在所述支持結(jié)構(gòu)上。
3. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括支持結(jié)構(gòu)，其中 所述膜的所述固定端被固定到所述支持結(jié)構(gòu)； 所述磁場(chǎng)發(fā)生器連接到所述膜；以及 所述電導(dǎo)體布置在所述支持結(jié)構(gòu)上。
4. 一種MEMS裝置，其包含如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)。
5. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括連接到所述膜的塊狀物。
6. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括耦合到所述導(dǎo)體并配置成 調(diào)節(jié)電流的功率調(diào)節(jié)電路。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)，其中所述功率調(diào)節(jié)電路包括配置成 對(duì)電流進(jìn)4于整流的整流電^各。
8. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述磁場(chǎng)發(fā)生器包括至少一個(gè) 永磁體。
9. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中所述導(dǎo)體包括多組線圏。
10. 如權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)，其中在所述多組線圈中產(chǎn)生的電流 被以串聯(lián)方式組合。
11. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括配置成由所述電流充電的 可再充電的電池或電容器。
12. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中根據(jù)所述流體流的速度調(diào)節(jié)所 述膜的所述固定端之間的可調(diào)的張力。
13. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括配置成產(chǎn)生指示所述流 體流的作用的信號(hào)的傳感器。
14. 如權(quán)利要求12所述的發(fā)電機(jī)，其中基于所產(chǎn)生的所述電流調(diào)節(jié) 所述張力。
15. 如權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其中當(dāng)所述膜不振動(dòng)時(shí)，所述磁場(chǎng) 的方向基本上垂直于由所述電導(dǎo)體圍繞的區(qū)域。
16. 如權(quán)利要求2所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括至少一個(gè)附加的柔性膜， 每一個(gè)所述附加的膜都包括固定到所述支持結(jié)構(gòu)的至少兩個(gè)端部和暴露 到由所述磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的所述磁場(chǎng)中的連接的電導(dǎo)體，其中每一個(gè)所述附加的膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)；以及由所述流體流引起的每一個(gè)所述附加的膜的振動(dòng)造成連接到每一個(gè) 所述附加的膜的所述電導(dǎo)體和所述磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；由此所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到連接到每一個(gè)所述附加的膜的所述電 導(dǎo)體的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化；并且施加到連接到每一個(gè)所述附加的膜的 所述電導(dǎo)體的所述 磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在所述導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
17. —種發(fā)電才幾，包括柔性的振動(dòng)構(gòu)件，其具有至少兩個(gè)固定端，用于在遭受流體流時(shí)產(chǎn)生 振動(dòng)；導(dǎo)體構(gòu)件，其用于導(dǎo)電；磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件，其用于產(chǎn)生磁場(chǎng)施加到所述導(dǎo)體構(gòu)件；其中所述導(dǎo)體構(gòu)件和所述磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件中的一個(gè)連接到所述振動(dòng)構(gòu)件并 配置成與所述振動(dòng)構(gòu)件一起運(yùn)動(dòng)；以及由所述流體流引起的所述振動(dòng)構(gòu)件的振動(dòng)造成所述導(dǎo)體構(gòu)件和所述 磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；由此所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到所述導(dǎo)體構(gòu)件的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變 化，以及施加到所述導(dǎo)體構(gòu)件的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在所述導(dǎo)體構(gòu) 件中流動(dòng)的電信號(hào)。
18. 如權(quán)利要求17所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括用于支持所述振動(dòng)構(gòu)件 的支持構(gòu)件，其中所述振動(dòng)構(gòu)件的所述固定端被固定到所述支持構(gòu)件；所述導(dǎo)體構(gòu)件連接到所述振動(dòng)構(gòu)件；以及所述磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件布置在所述支持構(gòu)件上。
19. 如權(quán)利要求17所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括用于支持所述振動(dòng)構(gòu)件 的支持構(gòu)件，其中所述振動(dòng)構(gòu)件的所述固定端被固定到所述支持構(gòu)件；所述導(dǎo)體構(gòu)件連接到所述支持構(gòu)件；以及所述磁場(chǎng)產(chǎn)生構(gòu)件布置在所述振動(dòng)構(gòu)件上。
20. 如權(quán)利要求17所述的發(fā)電機(jī)進(jìn)一步包括可調(diào)張力提供構(gòu)件，所 述可調(diào)張力提供構(gòu)件用于根據(jù)所述流體流的速度或所述電信號(hào)的強(qiáng)度在 所述振動(dòng)構(gòu)件的所述固定端之間施加可調(diào)張力。
21. —種能量轉(zhuǎn)換器，所述能量轉(zhuǎn)換器用于在包括至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生 器和至少一個(gè)電導(dǎo)體中的一個(gè)的發(fā)電機(jī)中使用的，所述轉(zhuǎn)換器包括至少一個(gè)柔性膜，每個(gè)膜具有至少兩個(gè)固定端，其中每個(gè)膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)；以及所述至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器和所述至少一個(gè)電導(dǎo)體中的另一個(gè)連接到 所述膜；其中由所述流體流引起的每個(gè)膜的振動(dòng)造成了所述至少一個(gè)導(dǎo)體和 由所述至少一個(gè)磁場(chǎng)發(fā)生器產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；以及由此所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到所述至少一個(gè)電導(dǎo)體的所述磁場(chǎng)的強(qiáng) 度的變化；以及施加到所述至少一個(gè)電導(dǎo)體的所述磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起 在所述至少 一個(gè)電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
22. 如權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括支持結(jié)構(gòu)，且每個(gè)膜的 固定端被固定到所述支持結(jié)構(gòu)。
23. 如權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個(gè)膜包括連接到所述膜的 表面的塊狀物。
24. 如權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括可調(diào)張力提供器，所 述可調(diào)張力提供器配置成根據(jù)所述流體流的速度在每個(gè)膜的所述固定端 之間施加可調(diào)張力。
全文摘要
一種發(fā)電機(jī)，包括磁場(chǎng)發(fā)生器和用于將流體流中存在的能量轉(zhuǎn)換成振動(dòng)或振蕩的至少一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器包括具有至少兩個(gè)固定端的柔性膜。膜在遭受流體流時(shí)振動(dòng)。電導(dǎo)體和磁場(chǎng)發(fā)生器中的一個(gè)連接到膜并配置成與膜一起運(yùn)動(dòng)。由流體流引起的膜的振動(dòng)造成電導(dǎo)體和所施加的磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。該相對(duì)運(yùn)動(dòng)造成施加到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化，而施加到電導(dǎo)體的磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化引起在導(dǎo)體中流動(dòng)的電流。
文檔編號(hào)H02K35/04GK101601180SQ200680056900
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月1日
發(fā)明者肖恩·M·弗拉納 申請(qǐng)人:哈姆丁格風(fēng)能有限責(zé)任公司