用于运载工具的稳定功率源制造技术

技术编号:5749572 阅读:237 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于运载工具的功率源,包括位于壳体(12)内的至少一个环形环(14、16)。所述环形环(14、16)包括磁性材料,例如永磁体(22、24、26、52、54、56)。所述环形环(14、16)在所述壳体(12)内磁性地悬浮。推进绕组(46、66)与所述壳体(12)联接,且经由功率信号激励以使环形环(14、16)运动。一旦运动,所述磁性材料和所述推进绕组(46、66)协作产生电功率和/或提供稳定效应给所述运载工具。在一些应用中,例如在航空器(300)应用中,可以使用且以相反的方向旋转两个或更多的环形环(14、16),从而产生预定的净角动量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于供应功率给运载工具和/或稳定运载工具的 装置,更具体地,涉及用于供应电功率给运载工具(例如航空器)和/ 或稳定运载工具的装置。
技术介绍
运载工具(包括汽车、货车、轮船和航空器)从一个或多个各种主 功率源获取功率。典型的主功率源包括发热源(例如,燃气和柴油发动 机)和电源(例如发电机、电池和燃料电池)。这些功率源中的一些可 能是效率低下的,或者可能会产生不希望的碳氢副产品,或者可能会受 限于特定的应用。
技术实现思路
本专利技术包括所附权利要求给出的特征和/或以下特征中的 一个或多 个,如下的这些特征可以单独地或者以任意组合方式构成可专利的主 题根据一个方面,提供电功率给运载工具的装置包括环形环(toroidal ring)。所述环形环位于壳体的环形腔内。》兹性材料(例如永久性固态磁 体或磁粉)与所述环形环联接。推进绕组与壳体联接。所述推进绕组可 以实施为一个或多个电磁体。所述推进绕组-故构造成当^皮激励时产生交 变磁场,从而使得环形环在环形腔内旋转。悬浮绕组也可以与壳体联接。 所述悬浮绕组被构造成通过排斥和/或吸引所述磁性材料产生磁场,从而 使得环形环在环形腔内悬浮。悬浮绕组可以实施为 一个或多个电磁体和 /或由导电材料、绞合线(litzwire)或类似物的层叠段制成的导电导轨。即,在一些实施例中,悬浮绕组是被动的,通过由跨过悬浮绕组的磁性 材料的一部分的旋转生成的感应电流来产生磁场,从而悬浮环形环。一旦环形环旋转,环形环提供稳定效应给运载工具。此外, 一旦环 形环以最小操作速度旋转,推进绕组可以用于与磁性材料协作形成发电 机。即,由跨过推进绕组的磁性材料产生的磁场的旋转在推进绕组中产 生电流。推进绕组和悬浮绕组(在一些实施例中)可以经由控制电路产 生的激励信号激励。激励信号可以为直流或交流信号。控制电路从外部 功率源或从由环形环自身供应的功率(即,当用作发电机时)产生激励 信号。例如,外部功率源可联接到控制电路,并用于初始时悬浮环形环 且将环形环旋转至预定的操作旋转速度。该预定操作旋转速度可以包括 任何旋转速度值。 一旦环形环处于预定操作旋转速度,外部功率源可以 去除或从控制电路断开。控制电路于是可使用由环形环产生的电功率 (即,通过磁性材料和推进绕组的协作)来供应电功率给其它电路(例 如仪器、传感器和其它电磁体)或其它设备(例如马达、致动器或其它 原动机)从而产生机械功等。在一些实施例中,两个或更多的环形环可以竖直地定位在彼此的上 方。例如,壳体可以包括两个环形腔。第一环形腔位于第二环形腔竖直 上方。环形环在每个腔内被定位成,使得一个环形环位于另一个环形环 的竖直上方。推进和悬浮绕组可与壳体联接,从而在每个环形腔内产生 悬浮磁场和交变磁场。交变磁场使得每个环形环旋转。在诸如航空器和 其它运载工具的一些应用中,这些环形环以相反的方向和几乎相同的速 度旋转,以产生最小的净角动量。替代性地或附加地,环形环可以相同 或相反的方向但不同的速度旋转,以提供稳定效应给航空器。控制电路 产生激励信号以控制绕组的功能。根据另一方面,航空器包括机身和环绕所述机身的壳体。所述壳体 具有限定于其中的一个或多个环形腔。环形环可位于每个腔内。多个推 进绕组与壳体联接。所述推进绕组被构造成响应于另 一激励信号在每个 环形腔内产生交变磁场,从而使得每个环形环旋转。多个悬浮绕组也可 以与壳体联接。所述悬浮绕组被构造成响应于激励信号或通过感应电流 在每个环形腔内产生悬浮磁场。 一些环形环可以相对或相反的方向旋 转。控制电路被构造成产生激励信号。控制电路可以在预定时间使用外 部功率源产生激励信号中的 一 些。控制电路也可以使用由环形环产生的功率来产生激励信号的一些,并供应功率给其它电路、电磁体、设备、 马达、致动器或其它原动机。根据下文的描述和附图,本公开的上述和其它特征将变得明显,而 且这些特征可以单独地或以任意组合方式构成可专利的主题。附图说明将具体参照以下附图进行详细描述,附图中图l是用于提供电功率的、具有壳体导轨的装置的一个实施例的透 视图,该图进行了局部剖切以示出位于壳体导轨中的两个环形环;图2是图1的壳体导轨和环形环的一个实施例的、大体上沿图1的 剖切线2-2截取的橫截面视图3是图1环形环之一的大体上沿图2的剖切线3-3截取的局部 剖^L图,该环形环具有多个定位成海尔贝克阵列(Halbach array)的永 磁体;图4是与图1壳体联接的推进绕组的一部分的、大体上沿图2的剖 切线4-4截取的局部剖视图5是图1装置的悬浮绕组一个实施例的、大体上沿图2的剖切线 5-5截取的局部剖视图6是图1壳体导轨和环形环的另 一 实施例的类似于图2的剖视图7是图6壳体和环形环的、大体上沿剖切线7-7截取的局部剖 视图8是图1装置的另一实施例,其具有用于提供电功率的控制系统; 图9是图8的控制系统用来提供电功率的算法的简化流程图; 图IO是由图8的控制系统提供功率的航空器的透视图,该图进行 了部分剖切以示出图1的装置; 图11是图IO航空器的俯视图; 图12是图IO航空器的一个实施例的侧剖视图;和 图13是图IO航空器的另一实施例的侧剖视图。具体实施例方式虽然根据本公开的原理容易得到各种变型和可替换形式,但是在附 图中已举例示出了其特定的示范性实施例,并且将在此对其进行详细描ii述。然而,应当理解的是,决不打算限定本公开的原理为所公开的特定 形式,相反地,理应覆盖落入本公开精神和范围内的所有变型、等同物 和替代性实施例。现在参考图1,用于提供电功率给运载工具和/或稳定运载工具(例如航空器)的装置10包括壳体12,所述壳体12具有限定在其中的多个 环形腔。如图所示,所述壳体12包括彼此竖直对准的两个环形腔。第 一环形环14位于环形导轨腔中的一个内,而第二环形环16位于另一个 环形腔内。环形环14、 16如图所示由碳纤维复合材料制成。然而,可 以使用能够忍受在环形环旋转时产生的离心力的其它材料。环形环14、 16可以具有任何尺寸,且可以具有任何长度的直径18和4黄截面直径20 (参考图2)。环形环14、 16的直径18和横截面直径20的长度取决于 具体的应用。在一些实施例中,环形环14、 16的直径18可以具有从大 约3英尺到大约50英尺的长度,而横截面直径20可具有从大约l英寸 到大约6英寸的长度。例如,在一个具体实施例中,环形环14、 16具 有大约28英尺的直径18和大约3英寸的横截面直径20。因此,环形环 14、 16的大小(包括质量)可基于装置IO的具体应用来确定。例如, 环形环14、 16的总质量可以选择为使得环14、 16在环旋转时为运载工 具提供足够的稳定效应和/或动能。虽然装置IO在图1中被图示为具有位于壳体12的两个环形导轨腔 内的两个环形环14、 16,但在其它实施例中,装置10可以包括任何数 量的环形环,它们位于壳体12的相应数量的环形腔内。此外,虽然图1 所示的壳体12为环形壳体,但在其它实施例中,壳体12可以具有能够 在其中包括至少一个环形腔的任何类型的横截面形状,例如方形、矩形、 椭圆等。现在参考图2,壳体12被制成包括具有环形外壳或导轨34、 36的 开口框架结构,所述环形外壳或导轨3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供功率给运载工具的装置,所述装置包括: 限定环形腔的壳体; 位于环形腔内的环形环,所述环形环具有磁性材料;和 推进绕组,其与所述壳体联接且被构造成响应于第一功率信号在环形腔内产生交变磁场,以使环形环运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:WA巴斯蒂安二世E索博塔
申请(专利权)人:巴斯蒂安家族控股公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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