混合能量转换系统技术方案

描述了一种混合能量转换系统，其利用被配置为在变化的机械负载条件下以大体上均匀的旋转速度输出机械能的驱动发动机。机械能用于转动机械地耦合到驱动发动机的发电机。从发电机输出的电能然后用于为耦合到机械负载的电动机提供动力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合能量转换系统相关申请的交叉引用本申请是非临时申请，其根据美国法典第35篇第119条要求申请人于2008年9 月26日提交的共同未决的美国临时申请系列号61/100，521的利益和优先权。本申请也与过期的于2007年4月20日提交的美国临时申请系列号60/913，245相关。前述临时申请都通过引用全文包括在此，如同在本文对其做了充分阐述。相关专利
本专利技术的实施方式大体上涉及能量转换系统，且更具体地，涉及适用于推进和其他实现的能量转换系统。
技术介绍
传统的能量转换系统通常依赖于将化学能转换为机械能的化石燃料发动机 (fossil fueled engine)。为了将含在化石燃料中的化学能释放出来，燃料在控制条件下， 通常在燃烧室内进行燃烧。燃烧过程依赖于将氧气与化石燃料混合的气体燃料混合物，其将化学能释放为热和压力，化学能随后转化为可使用的机械能。使用化石燃料的能量转换具有许多缺点，包括但不限于，较低的化学能到机械能的转换效率，产生有毒的化学副产品及产生温室气体，仅举几例。由于容易得到的化石燃料的供应减少，所以正在寻找单独使用化石燃料的替代。 例如，化石燃料广泛用于机动交通工具，而机动交通工具为产生烟雾和温室气体的主要贡献者。为了减少烟雾、温室气体的排放及对使用化石燃料的依赖，正在开发将电能转换为机械能的混合推进系统。混合推进系统提供较高的能量转换效率，且释放相当少的有毒副产品和温室气体。因此，适于宽范围的交通工具和其他实现的混合能量转换系统对于保存可用的非运输需求的化石燃料储备和保护全球环境是高度可取和必要的。概述 描述了利用驱动发动机(drive engine)的混合能量转换系统，所述驱动发动机被配置为在变化的机械负载条件下以大体上均勻的旋转速度输出机械能。该机械能用于转动机械地耦合到驱动发动机的发电机的转子。用于转动发电机的转子的驱动发动机的类型可以为任何类型。通过举例但不是限制，蒸汽发动机、电动机、内燃发动机、风力涡轮机、涡轮发动机、气动发动机、或水力发动机可用于实现特定的设计目的。发电机利用径向地且均勻地附加到由驱动发动机转动的转子的多个稀土磁体以感应在发电机的定子绕组内的电能流。稀土磁体通常由钕或钐的合金构成。每个稀土磁体产生至少5000高斯的表面场。从发电机输出的电能通常为IOkW左右，但可以缩小或放大以适应特定的设计目的。从发电机输出的电能然后用于为在大体上均勻的机械负载下运行的电动机提供动力。电动机的类型可为直流串绕电动机、永磁体直流电动机或三相交流感应电动机。电能存储单元并联连接到发电机的输出。电能存储单元包括被配置为提供电能的储器的电容能量存储电池，该电能足以补偿电动机的电能需求超过了发电机的电能输出情况下暂时的电能短缺。电能存储单元也可包括一个或多个电池。在生成的电能超过电动机的电能需求的其他时间，电能存储单元可由发电机充电。在下降的机械负载条件下通常发生电能存储单元的充电。提供了电控制器以调节从发电机和/或电能存储单元流到电动机的电能流。也可提供电调节器以调节流到电能存储单元和来自电能存储单元的电能流。电调节器控制电能存储单元的充电和放电的速率。电调节器可包含到发电机、电能存储单元或电控制器的电路中。根据使用的电动机的类型，混合能量转换系统也可包括直流到交流逆变器，其被配置为对三相交流感应电动机提供交流电。附图说明 当结合附图考虑时，从以下的详细描述，特征和优势将变得明显。在可能的地方， 相同的参考数字和符号用于标示相同的特征、元件、部件或子系统。用虚线示出的部件意在图解可选的装备或专利技术环境。意在只要不背离由权利要求主要限定的主题专利技术实施方式的真实范围和精神，就可以对各种描述的实施方式进行改变和修改。图1描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的整体示意图。图IA描述了根据一个示例性实施方式的发电机的整体示意图。图2描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的交通工具实现。图3A描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的摩托艇实现。图;3B描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的另一个摩托艇实现。图4A描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的静态实现。图4B描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的另一个静态实现。详述 描述了利用驱动发动机的混合能量转换系统，所述驱动发动机被配置为在变化的机械负载条件下以大体上均勻的旋转速度输出机械能。该机械能用于转动机械地耦合到驱动发动机的发电机的转子。参考图1，描述了根据一个示例性实施方式的混合能量转换系统的整体示意图。在一个实施方式中，驱动发动机5被示出为机械耦合到发电机10的转子10b。驱动发动机5 用于转动发电机10的转子10b。用于转动发电机10的转子IOb的驱动发动机5的类型可以为任何类型。作为示例而不是限制，蒸汽发动机、电动机、内燃发动机、风力涡轮机、涡轮发动机、气动发动机或水力发动机可用于实现特定的设计目的。驱动发动机5被配置为当发电机10运行在满输出容量时，以大体上恒定的旋转速度运行。对于典型的四汽缸4循环内燃发动机而言，旋转速度通常为每分钟约3000转。驱动发动机5的实际旋转速度可以改变以适应和/或优化其他驱动发动机类型的运行。用于转动发电机10的转子IOb的驱动发动机5的选取应包括考虑燃料消耗、发动机占空比、发动机效率和减少在可应用的地方产生不需要的燃烧副产品。发电机10还包括多个固定的定子绕组10a，及多个附加到转子IOb的稀土磁体IOc0当用于交通工具推进实现时，定子绕组IOa渐增地定尺寸以连续传送至少100安的电流。可基于三相交流电流而不是直流电流来确定定子绕组IOa的线规的尺寸，如此减小发电机10的总重量和成本。稀土磁体IOc被配置为当转子IOb由驱动发动机5转动时，感应在发电机10的定子绕组IOa中的电能流(电流)。稀土磁体IOc代替通常用于形成现代交通工具交流发电机中的电磁体的直流场绕组。因此，使用稀土磁体IOc允许发电机10自激励。在一个实施方式中，感应的电能流由多个将内部产生的三相交变电流(AC)转换为直流电流(DC)的整流器IOd进行整流。该整流器配置等效于那些包括在现代交流发电机设计中的整流器配置，且尺寸被设计成连续输出用于交通工具推进实现的100安的电流。 发电机输出电压通常在直流100-150伏的范围内。发电机10输出的电能由电控制器25进行调节。电控制器25调节流到用于驱动机械负载45的电动机40的电能流。在一个实施方式中，节流阀30电耦合到电控制器25。节流阀30被配置为允许用户控制从电控制器25到电动机40的电能流。节流阀30可被配置为加速踏板、控制杆或刻度盘以控制流到电动机40的能量流。适合的商业制造的控制器从 Cloud Electric Vehicles, 204 Ellison St, Clarkesville, GA 30523 (例如，Controller Curtis 1231C-8601),Kellv Controllers,www, kellvcontroller. com(例如，kdhl4650b)； EV Source LLC,695 West 1725 N, Logan, UT 84321 (例如，Zi本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种混合能量转换系统，包括：驱动发动机，其被配置为在变化的机械负载条件下以大体均匀的旋转速度输出机械能；发电机，其机械地耦合到所述驱动发动机，所述发电机包括附加到所述发电机的转子的多个稀土磁体，所述多个稀土磁体被配置为当所述转子由所述驱动发动机转动时，感应出所述发电机的定子中的电能流，所述电能流足以为在大体上均匀的机械负载下运行的电动机提供动力；电能存储单元，其与所述发电机的输出并联电耦合，所述电能存储单元具有电容能量存储电池，所述电容能量存储电池被配置为提供足以补偿来自所述发电机的任何电能输出短缺的至少一部分的电能存储容量；电控制器，其与所述发电机的所述输出和所述电能存储单元并联电耦合，所述电控制器被配置为控制流到所述电动机的电能流。

【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：艾伦·马丁，
申请(专利权)人：ARB绿色动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US