带有发电涡卷的涡旋式膨胀机的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于产生电力的设备。
【背景技术】
[0002]涡旋式压缩机被广泛地用作例如空调和冰箱中的压缩机。它们通常包括两个交错的螺旋涡卷，其中一个相对于另一个以圆形路径移动。该运动使得在交错的涡卷之间形成的腔室从涡卷的外端向设备中心移动。腔室的容积减小，从而压缩流体。特别是，涡旋式压缩机可以比其它类型的压缩机更紧凑，并且可以更安静地运转。
[0003]涡旋式膨胀机，或换句话说，涡旋式空气马达，对应于反向操作的涡旋式压缩机。例如压缩空气的高压流体可被提供到设备中心，以使一个涡卷相对于另一涡卷移动。以此方式，涡旋式膨胀机从流体的膨胀和传输能量中产生机械功。
[0004]涡旋式膨胀机可以有各种应用。
[0005]例如，US2003/0028169A1描述了包括涡旋式膨胀机的微型热电联产系统。该系统利用以朗肯循环(Rankine-type cycle)方式循环的有机工作流体进行操作。流体被热源过热，通过渐开线螺旋卷绕(涡卷)式膨胀机膨胀，使得流体通过膨胀机保持过热、在冷凝器中冷却，并通过栗加压。系统内的热交换循环提供了热水生产能力，而发电机联接到涡旋式膨胀机以产生电力。
[0006]美国2005/0188689A1描述了用于产生备用电力的系统。该系统包括适于容纳大量压缩气体的容器和用以以预定压力从容器中释放出气体的阀。涡旋式膨胀机适于接收并传递释放的气体。发电机被驱动地连接到膨胀机的可旋转构件，以产生电力供给。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一方面，提供了一种用于产生电力的设备，所述设备包括具有第一涡卷和第二涡卷的涡旋式膨胀机，所述第一涡卷和第二涡卷被配置为当流体以比出口处的压力更高的压力提供到入口时相对于彼此移动。所述第一涡卷被配置为提供磁场，并且所述第二涡卷包括一个或多个导体，当所述第一涡卷和第二涡卷相对于彼此移动时，在所述一个或多个导体中感应出电流。
[0008]因此，该设备可用于直接产生电力，也就是说，无需联接到单独的发电机。
[0009]在下面描述的一些示例性实施例中，所述第一涡卷是移动涡卷，而所述第二涡是固定祸卷。
[0010]该设备可包括围绕所述第一涡卷延伸和/或围绕所述第一涡卷间隔开的一个或多个磁区。所述一个或多个磁区中的至少一个可被单向磁化。所述至少一个磁区可以在大致平行于从所述第一涡卷的中心通过所述磁区的中心的径向线的方向上被单向磁化(也就是说在单一方向上磁化)。
[0011 ] 所述一个或多个磁区均可包括磁化的硬铁磁性材料。
[0012]该设备可包括电连接到所述一个或多个导体的一个或多个电输出。
[0013]该设备可包括围绕所述第二涡卷间隔开的多个导体。
[0014]该设备可包括多个磁区和多个导体。所述多个导体中的一个或多个可被布置成与所述多个磁区中对应的一个或多个相关联。
[0015]所述一个或多个导体中的至少一个可包括线圈。线圈的轴线与来自所述第一涡卷的中心的径向线大致对齐。
[0016]所述一个或多个导体中的至少一个可包括连接两个导电板的一个或多个导电构件。所述导电构件可以在大致垂直于来自所述第一涡卷的中心的径向线的方向上延伸。
[0017]因此，磁场的特性、一个或多个导体的特性以及它们之间的相互作用的特性可被控制，以便控制电输出，例如以便使电力最大化。
[0018]该设备可包括被包括在所述第一涡卷内的至少一个磁区和/或所述一个或多个导体中的至少一个可被包括在所述第二涡卷内。与所述第二涡卷相关联的板可包括通往所述第二涡卷内的一个或多个通道，以使电连接能够建立到所述至少一个导体。
[0019]因此，可以包括磁区、导体和/或电连接，而不会对该设备处理流体和移动的原始效率产生不利影响。
[0020]该设备可包括电路，所述电路电连接到所述一个或多个导体，并且被配置为转换感应电流以提供具有预定特性的电输出。该电路可包括至少一个整流器，各整流器均连接到所述导体中的一个或者连接到所述导体中彼此电连接的两个或更多个。
[0021]因此，电输出可以以适合于特定的外部电路的形式提供。
[0022]所述第二涡卷还可进一步被配置为提供另外的磁场。所述第一涡卷可进一步包括一个或多个另外的导体，当所述第一涡卷和第二涡卷相对于彼此移动时，在所述一个或多个另外的导体中感应出电流。
[0023]可提供包括所述设备的系统。所述系统可以是微型热电联产系统、压缩空气能量存储系统、后备供电系统、备用供电系统或不间断电源(UPS)系统。
[0024]该设备可包括涡旋式压缩机，而不是涡旋式膨胀机。涡旋式压缩机可包括第一涡卷和第二涡卷，所述第一涡卷和第二涡卷被配置为响应于施加到所述第一涡卷和/或所述第二涡卷的驱动力而相对于彼此移动，以栗送、压缩或加压流体。所述第一涡卷可被配置为提供磁场，并且所述第二涡卷可包括一个或多个导体，当所述第一涡卷和第二涡卷相对于彼此移动时，在所述一个或多个导体中感应出电流。
【附图说明】
[0025]现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的某些实施例，其中:
[0026]图1a例示形成用于产生电力的设备的一部分的涡旋式膨胀机的横截面图，其中该视图在图1b中限定；
[0027]图1b例示图1a的涡旋式膨胀机的横截面图，其中该视图在图1a中限定；
[0028]图2a例示图1a和Ib的涡旋式膨胀机的移动部件的剖视图，其中该视图在图2b中限定，其中该移动部件具有单个磁区；
[0029]图2b例示图2a的移动部件的剖视图，其中该视图在图2a中限定；
[0030]图3a例示涡旋式膨胀机的替代移动部件的剖视图，其中该视图在图2b中限定，其中该替代移动部件具有多个磁区；
[0031]图3b例示图3a的移动部件的剖视图，其中该视图在图3a中限定；
[0032]图4例示由图3a和3b中的移动部件提供的磁场；
[0033]图5a例示图1a和Ib的涡旋式膨胀机的固定部件的剖视图，其中该视图在图5b中限定；
[0034]图5b例示图4a的固定部件的剖视图，其中该视图在图5a中限定；
[0035]图6例示可以被包括在图5a和5b的固定部件中的线圈的透视图；
[0036]图7例示可以被包括在图5a和5b的固定部件中的替代线圈的透视图；
[0037]图8a、8b、8c和8d例示图1a和Ib的涡旋式膨胀机中分别处于第一、第二、第三和第四位置的磁场；
[0038]图9是包括用于产生电力的设备的系统方框图。
【具体实施方式】
[0039]参照图1a和lb，示出了涡旋式膨胀机10。涡旋式膨胀机10构成在或被包括在用于产生电力的设备1(图9)中。
[0040]涡旋式膨胀机10包括移动部件11和固定部件12。移动部件11包括涡卷I Ia (以下称作“移动涡卷”)和板Ilb(以下称作“移动板”)。固定部件12包括涡卷12a(以下称作“固定涡卷”)和板12b(以下称作“固定板”)。
[0041]两个涡卷11a、12a均是螺旋形式的。两个涡卷11a、12a是交错的。在移动涡卷Ila和固定板12b之间以及固定涡卷12a和移动板Ilb之间形成密封。诸如末端密封件(未示出)的其它元件被包括以形成这些密封。在移动涡卷Ila和固定涡卷12a之间也形成密封。因此，在两个涡卷11a、12a之间形成月牙形腔室18ρ182。
[0042]涡旋式膨胀机10包括中央入口 15，用于从源(未示出)提供的流体，通常为压缩空气。涡旋式