CN102094775A - 具有分离的形状记忆合金部分的车辆能量收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有分离的形状记忆合金部分的车辆能量收集装置。一种能量收集系统，包括具有温差的第一区域和第二区域。热力发动机配置用于将热能转化为机械能。热力发动机包括形状记忆合金的第一分离元件，其响应于第一区域和第二区域之间的温差而具有在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相位。响应于相位变换，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩以施加线性力。运动转化机构可操作地连接至由线性力驱动的第一分离元件，且元件由运动转化机构驱动。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年11月20日提交的美国临时申请No.61/263,293的权益，在此通过参考包括其全部内容。
技术领域
本发明总体上涉及一种车辆，更特别地，涉及一种用于车辆和车辆附件的能量源。
背景技术
传统地车辆由驱动车辆的发动机和为起动发动机和车辆附件提供能量的蓄电池来提供动力。技术改进和对驾驶员便利的需求增加了车辆附件的数量，也增加了需要为车辆附件提供动力的发动机和/或蓄电池的负载，也就是功率需求。此外，车辆动力源和部件产生大量的废热，也就是通常消散到大气中并且损失的废热能。
于是，需要用于延伸行驶里程和增加车辆的燃油效率的设置。因此，需要增加车辆燃油效率和减小车辆传统动力源也就是发动机和/或蓄电池的动力负载的系统，并且如果车辆废热转化为可用的机械能和/或电能，可实现显著的节油效益。
发明内容
一种能量收集系统，包括具有第一温度的第一区域和具有不同于第一温度的第二温度的第二区域。热力发动机配置用于将热能转化为机械能。热力发动机包括形状记忆合金的第一分离元件，该形状记忆合金的结晶相响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化。响应于相变，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩以施加线性力。运动转化机构操作地连接至第一分离元件以由线性力驱动并且由运动转化机构驱动部件。
一种能量收集的方法，包括使形状记忆合金的第一分离元件与具有第一温度的第一区域和具有第二温度的第二区域热交换接触，所述第二温度不同于所述第一温度。响应于第一区域和第二区域之间的温差，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩，以使形状记忆合金的第一分离元件的至少一部分产生线性位移。运动转化构件由形状记忆合金的第一分离元件的线性位移驱动并且由运动转化机构驱动部件。
一种能量收集系统，包括具有第一温度的第一区域，和具有不同于第一温度的第二温度的第二区域。热力发动机配置用于将热能转化为机械能。热力发动机包括形状记忆合金的第一分离元件，形状记忆合金具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相。响应于相变，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩以施加线性力。致动器使第一区域和第二区域相对于形状记忆合金的第一分离元件移动，以使形状记忆合金的第一分离元件交替地与第一区域和第二区域接触。致动器基于形状记忆合金的分离元件的温度移动第一区域和第二区域。运动转化机构操作地连接至由线性力驱动的第一分离元件。部件由运动转化机构驱动。
本申请也提供了如下方案：
方案1.一种能量收集系统，包括：
具有第一温度的第一区域；
具有不同于第一温度的第二温度的第二区域；
热力发动机，其配置用于将热能转化为机械能，其中热力发动机包括；
形状记忆合金的第一分离元件，其具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；和
其中响应于相变，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩以施加线性力；
运动转化机构，其操作地连接至第一分离元件以由线性力驱动；和由运动转化机构驱动的部件。
方案2.方案1的能量收集系统，其中进一步包括框架，其具有安装到该框架上且处于第一区域和第二区域中每一个内的热源和吸热部件之一，其中框架相对于形状记忆合金的第一分离元件移动以使形状记忆合金的第一分离元件交替地与第一区域和第二区域接触。
方案3.方案2的能量收集系统，其中框架的移动响应于形状记忆合金的第一分离元件的结晶相变化。
方案4.方案2的能量收集系统，其进一步包括形状记忆合金的第二分离元件，其具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相，并且其中框架的移动响应于形状记忆合金的第二分离元件的结晶相变化。
方案5.方案4的能量收集系统，进一步包括安装于框架上的一对分隔开的滑轮，其中形状记忆合金的第二分离元件围绕滑轮穿过并且在相对两端固定至框架，以使形状记忆合金的第二分离元件的结晶相变化使框架相对于第一形状记忆合金移动。
方案6.方案2的能量收集系统，进一步包括用于控制框架移动的控制器，其中响应于位置传感器、计时器和紧邻形状记忆合金的温度传感器中的一个，控制器提供信号以开始框架的移动。
方案7.方案6的能量收集系统，进一步包括致动器，其响应于来自控制器的信号而实现框架的移动。
方案8.方案1的能量收集系统，其中运动转化机构是曲柄滑块机构，其将来自第一分离元件的线性力转化为旋转输出以驱动所述部件。
方案9.方案1的能量收集系统，其中运动转化机构是电磁铁，其具有由线性力驱动的活塞，从而供给电磁铁动力。
方案10.方案1的能量收集系统，其中第一区域是吸热部件和冷却散热器中的一个，第二区域是吸热部件和冷却散热器中的另一个，且其中形状记忆合金交替地与吸热部件和冷却散热器物理接触以提供与第一区域和第二区域的热接触。
方案11.一种能量收集方法，包括：
使形状记忆合金的第一分离元件与具有第一温度的第一区域和具有第二温度的第二区域热交换接触，所述第二温度不同于所述第一温度，其中形状记忆合金具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；
响应于第一区域和第二区域之间的温差，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩，以使响应于第一区域和第二区域之间的温差，形状记忆合金的第一分离元件的至少部分产生线性位移；
利用形状记忆合金的第一分离元件的线性位移驱动运动转化机构；和
利用运动转化机构驱动部件。
方案12.方案11的方法，其中用运动转化机构驱动部件进一步包括将分离元件的线性运动转化为旋转运动。
方案13.方案11的方法，其中用运动转化机构驱动部件进一步包括利用第一分离元件的线性位移驱动用于电磁铁的活塞，从而为电磁铁供给动力。
方案14.方案11的方法，其中形状记忆合金的第一分离元件与第一区域和第二区域进行热交换接触进一步包括移动具有安装在其上的热源和吸热部件的框架以使得分离元件交替地与第一区域和第二区域接触。
方案15.方案11的方法，其中相对于分离元件移动框架进一步包括响应于形状记忆合金的第一分离元件的结晶相变化而移动框架。
方案16.方案11的方法，其中相对于分离元件移动框架进一步包括响应于形状记忆合金的第二分离元件的结晶相变化而移动框架。
方案17.一种能量收集系统，包括：
具有第一温度的第一区域；
具有与所述第一温度不相同的第二温度的第二区域；
热力发动机，其配置用于将热能转化为机械能，其中热力发动机包括；
形状记忆合金的分离元件，形状记忆合金具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；和
其中响应于相变，形状记忆合金的分离元件扩张和收缩以施加线性力；
框架，其具有安装在该框架上的处于第一区域和第二区域每一个中的热源和吸热部件之一；
致动器，其使得框架相对于形状记忆合金的第一分离元件移动，以使形状记忆合金的第一分离元件交替地与第一区域和第二区域接触；
其中基于形状记忆合金的分离元件的温度，框架由致动器移动；
运动转化机构，其操作地连接至分离元件以由线性力驱动；和
由运动转化机构驱动的部件。
方案18.方案16的能量收集系统，其中致动器进一步包括控制框架移动的控制器，其中控制器提供信号以开始框架的移动，且其中响应于紧邻形状记忆合金的分离元件的温度传感器而提供信号。
方案19.方案16的能量收集系统，其中运动转化机构将来自分离元件的线性力转化为旋转输出以驱动该部件。
方案20.方案16的能量收集系统，其中第一区域是吸热部件和冷却散热器中的一个，第二区域是吸热部件和冷却散热器中的另一个，且其中形状记忆合金交替地与吸热部件和冷却散热器物理接触以提供与第一区域和第二区域的热接触。
根据下面的优选实施例和实现本发明的最佳模式的详细描述，结合相应的附图和附加权利要求，本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是具有能量收集系统的车辆的示意图；
图2是图1的能量收集系统在第一位置的第一实施例的示意侧视图；
图3是图1和6的能量收集系统在第二位置的第一实施例的示意侧视图；
图4是图1-3中的用于车辆排气系统的能量收集系统的第一实施例的示意侧视图；
图5是图1的能量收集系统在第一位置的第二实施例的示意侧视图；
图6是图1和5的能量收集系统在第二位置的第二实施例的示意侧视图；
图7是图1的能量收集系统在第一位置的第三实施例的示意侧视图；
图8是图1和7的能量收集系统在第二位置的第三实施例的示意侧视图；
图9是图1的能量收集系统在第一位置的第四实施例的示意侧视图；
图10是图1和19的能量收集系统在第二位置的第四实施例的示意侧视图；
图11是图1的能量收集系统在第一位置的第五实施例的示意侧视图；
图12是图1和11的能量收集系统在第二位置的第五实施例的示意侧视图；
图13是图1的能量收集系统在第一位置的第六实施例的示意横截面视图；和
图14是图1和13的能量收集系统在第二位置的第六实施例的示意横截面视图。
具体实施方式
参考附图，其中相同的参考标记表示相同的元件，在图1中车辆总体上以10示出。车辆10包括能量收集系统42，142，242，342，442，542。能量收集系统42，142，242，342，442，542利用第一区域12和第二区域14之间的温差产生机械能或者电能，因此可用于汽车应用。然而，应该理解的是能量收集系统42，142，242，342，442，542也可用于非汽车应用。能量收集系统42，142，242，342，442，542包括热力发动机16，116，216，316，416，516。热力发动机16，116，216，316，416，516配置用于将热能，例如热量，转化为机械能或者将热量经转化为机械能然后到电能，如前所述在下面将更加详细说明。
车辆10定义舱40，其可容纳车辆10的动力和传动源，如发动机和变速器(未示出)。舱40可以与或可以不与周围环境封闭隔开，且可包括车辆10外部的区域和部件例如排气管和催化转化器，减震器，制动器，和靠近或者处于车辆10中的任何能量以热量的形式消散的区域，例如乘客舱，发动机舱，或者蓄电池舱(例如在电动车辆中)。
能量收集系统42，142，242，342，442，542至少部分地位于舱40内。用于车辆10的动力和传动源(未示出)通常产生热量。因此，舱40包括彼此之间具有温差的第一区域12和第二区域14。在第一区域12和第二区域14可彼此间隔开一定的距离以在它们之间提供充分的热交换屏障50。
能量收集系统42，142，242，342，442，542中的流体将填满第一区域12和第二区域14，且可从气体，液体，和它们的组合中选择。第一区域12中的流体可与第二区域中的流体不同。在上面讨论的实施例中舱40为发动机舱，第一区域12和第二区域14中的流体为舱40中的空气。位于第一区域12和第二区域14的物体可产生或消散热量至围绕物体周围且形成第一区域12和第二区域14的流体。作为另一选择，第一区域12和/或第二区域14可以是作为热源或吸热部件的物体，且能量收集系统42，142，242，342，442，542可与第一区域12和第二区域14物理接触以利用它们之间的温差。
在车辆10中能量收集系统42，142，242，342，442，542利用温差的几个实例是能量收集系统42，142，242，342，442，542紧邻排气系统或者与其结合，包括紧邻催化转化器，紧挨用于车辆的蓄电池或在用于电动车辆的蓄电池舱内，紧邻变速器，制动器，或者车辆悬架的部件尤其是减震器，或紧邻热交换器例如散热器或与其结合。以上例子列出的车辆10的区域可作为第一区域12或第二区域14之一。能量收集系统42，142，242，342，442，542可被设置成以便第一区域12或第二区域14中的另一个被足够的热交换屏障50分隔开以提供所需要的温差。以上的列出仅仅提供了能量收集系统42，142，242，342，442，542可处于的位置的实例，且并不意图包括能量收集系统42，142，242，342，442，542的所有布置。本领域技术人员能确定具有相关温差的区域和能量收集系统42，142，242，342，442，542利用温差的合适位置。
能量收集系统42，142，242，342，442，542也包括被驱动部件20。所述部件20可以为从包括风扇，带，离合器传动装置，鼓风机，泵，压缩机以及其组合的组中选择的简单机械装置。热力发动机16，116，216，316，416，516驱动所述部件20。所述部件20可以是车辆10中现有系统的一部分，如加热或制冷系统。机械能可驱动所述部件20或可辅助车辆10的其它系统驱动所述部件20。用由热力发动机16，116，216，316，416，516提供的动力驱动部件20也使得车辆10中相关的现有系统的尺寸/容量减小，从而提供了除能源节省之外的重量减少。
可选择地，所述部件20可以为发电机或发电机的一部分。所述部件/发电机20配置用于将来自热力发动机16，116，216，316，416，516的机械能转化为电能(总体上由图1中的符号EE表示)。所述部件/发电机20可以是将机械能转化为电能EE的任何合适的装置。例如，所述部件/发电机20可以是利用电磁感应将机械能转化为电能EE的发电机，并且可包括关于定子(未示出)旋转的转子(未示出)。来自所述部件/发电机20的电能EE可用于辅助为车辆10中的主要或附属驱动系统提供动力。
如上所述，能量收集系统42，142，242，342，442，542配置用于产生机械能或电能且包括限定具有第一温度的第一区域12的结构和限定具有不同于第一温度的第二温度的第二区域14的结构。
在一个变型中，能量收集系统42，142，242，342，442，542也包括电控单元46。电控单元46可操作地与车辆10通信。电控单元46可以是，例如，与能量收集系统42，142，242，342，442，542的一个或多个控制器和/或传感器电连接的计算机。例如，电控单元46可与第一区域12中的温度传感器，第二区域14中的温度传感器，部件20的速度调节器，流体流动传感器，和配置用于监控发电的仪表中的一个或多个相通信和/或控制它们。电控单元46可控制在车辆10的预定条件下的能量收集。例如，在车辆10运行了足够的时间以确保第一区域12和第二区域14之间的温差是最佳差值之后，电控单元46可起动能量收集系统42，142，242，342，442，542。电控单元46也可提供手动超驰热力发动机16，116，216，316，416，516的选择以允许能量收集系统42，142，242，342，442，542关闭。由电控单元46控制的离合器(未示出)可用于将热力发动机16，116，216，316，416，516与部件20分离。
同样如图1所示，能量收集系统42，142，242，342，442，542包括传递介质48，其配置用于传送来自于能量收集系统42，142，242，342，442，542的电能EE。特别地，传递介质48可传送来自于所述部件/发电机20的电能EE。传递介质48可能为，例如，电力线或导电电缆。传递介质48可将来自于所述部件/发电机20的电能EE传递至存储装置54，例如用于车辆的蓄电池。存储装置54也可布置在靠近车辆10但是与车辆10分离布置。该存储装置54可允许能量收集系统42，142，242，342，442，542用于停着的车辆如10。例如，能量收集系统42，142，242，342，442，542可利用舱40顶篷的太阳负荷产生的温差且将产生的电能EE储存在存储装置54中。
来自于能量收集系统42，142，242，342，442，542的能量不管用于直接驱动部件20还是储存以供以后使用，能量收集系统42，142，242，342，442，542为车辆10提供了附加能量并且减少了用于驱动车辆10的主动力源上的负载。因此，能量收集系统42，142，242，342，442，542增加了燃油效率和车辆10的行程。如上所述，能量收集系统42，142，242，342，442，542可自主地操作而不需要来自车辆10的输入。
对上述任一实例，可以理解的是，车辆10和/或能量收集系统42，142，242，342，442，542可包括多个热力发动机16，116，216，316，416，516和/或多个部件20。就是说，车辆10可包括多于一个的热力发动机16，116，216，316，416，516和/或部件20。例如，一个热力发动机16，116，216，316，416，516可驱动多于一个的部件20。同样地，车辆10可包括多于一个的能量收集系统42，142，242，342，442，542，每一个系统包括至少一个热力发动机16，116，216，316，416，516和部件20。多个热力发动机16，116，216，316，416，516可利用在遍及车辆10的多个温差区域。
现在参考附图1和2，热力发动机16配置用于将热能，例如热量转化为机械能或者将热量经转化为机械能然后转化为电能，如前所述在下面将更加详细地描述。热力发动机16包括形状记忆合金18(附图2)，在形状记忆合金18暴露于第一区域12和第二区域14之一中所接触的特定温度下，该形状记忆合金的结晶相可在奥氏体和马氏体之间变化。响应于第一区域12和第二区域14(图1)的温差，形状记忆合金18在往返于第一区域12和第二区域14之间时经历结晶相改变。下面的描述参考图2。然而，所有实施例的形状记忆合金18以相同的方式操作。
如这里使用的，术语“形状记忆合金”涉及显示形状记忆效应的合金。即，形状记忆合金18可通过分子重排经历固态相变以在马氏体相，也就是“马氏体”，和奥氏体相，也就是“奥氏体”，之间转换。换句话说，形状记忆合金18可经历移位型转变而不是扩散型转变以在马氏体和奥氏体之间转换。总体上，与奥氏体相相比较，马氏体相指的是相对低温相且比相对高温的奥氏体相更容易变形。形状记忆合金18开始从奥氏体相向马氏体相改变时的温度称为马氏体开始温度Ms。形状记忆合金18完成从奥氏体相到马氏体相的改变的温度称为马氏体结束温度Mf。同样地，当形状记忆合金18被加热时，形状记忆合金18开始从马氏体相向奥氏体相改变的温度称为奥氏体开始温度As。且，形状记忆合金18完成从马氏体相到奥氏体相的改变的温度称为奥氏体结束温度Af。
因此，形状记忆合金18可用冷态表征，也就是，当形状记忆合金18的温度低于形状记忆合金18的马氏体结束温度Mf时。同样地，形状记忆合金18也可用热态表征，也就是，当形状记忆合金18的温度高于形状记忆合金18的奥氏体结束温度Af时。
在工作中，也就是当受到第一区域12和第二区域14的温差时，如果形状记忆合金18预应变或者受到张应力，可在改变结晶相时改变尺寸从而将热能转化为机械能。即，如果进行了拟塑性预应变，形状记忆合金18可从马氏体到奥氏体地改变结晶相从而尺寸收缩以将热能转化为机械能。相反地，如果在应力作用下，形状记忆合金18可从奥氏体到马氏体地改变结晶相从而尺寸扩张以将热能转化为机械能。
拟塑性预应变指在马氏体相时拉伸形状记忆合金18以便形状记忆合金18在负载条件下表现的应变在卸载时不会完全恢复，而纯弹性应变将会完全恢复。在形状记忆合金18的例子中，可以给材料加载以便超过弹性应变限度并在超过材料的真实塑性应变限度之前在材料的马氏体结晶结构中发生变形。在这两个限度之间，这种类型的应变是拟塑性应变，这么叫是因为在卸载时看起来似乎已经塑性变形，但是当加热到形状记忆合金18转变至奥氏体相的温度时，应变会恢复，形状记忆合金18恢复到施加负载之前的最初长度。通常形状记忆合金18在安装进热力发动机18前被拉伸，以便形状记忆合金18标定的长度包括可恢复的拟塑性应变，这提供了用于致动/驱动热力发动机16的运动。没有预先拉伸形状记忆合金18，在相转变期间几乎不能看见变形。
形状记忆合金18可具有任何合适的成分。特别地，形状记忆合金18可包括从下述组中选择的元素，所述组包括钴，镍，钛，铟，锰，铁，钯，锌，铜，银，金，镉，锡，硅，铂，镓，及上述各项的组合。例如合适的形状记忆合金18可包括镍-钛基合金，镍-铝基合金，镍-镓基合金，铟-钛基合金，铟-镉基合金，镍-钴-铝基合金，镍-锰-镓基合金，铜基合金(例如，铜-锌合金，铜-铝合金，铜-金合金，和铜-锡合金)，金-镉基合金，银-镉基合金，锰-铜基合金，铁-铂基合金，铁-钯基合金，及上述各项的组合。形状记忆合金18可以是二元的、三元的，或者更多部分组成，只要形状记忆合金18显示形状记忆效应，例如形态定向，阻尼能力等等的改变。本领域技术人员可根据舱40(图1)内所需要的工作温度选择形状记忆合金18，在下面将更加详细地说明。在一个特别的例子中，形状记忆合金18可包括镍和钛。
进一步地，形状记忆合金18可具有任何合适的形态，也就是形状。例如，形状记忆合金18可具有从以下组选择的形态，所述组包括偏置构件(例如弹簧)，带，线，条，及上述各项的组合，参考图2，在一个变形中，形状记忆合金18可以形成为分离的一定长度的金属线。
热力发动机16，以及更特别地，热力发动机16的形状记忆合金18(图2)设置为与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。因此，形状记忆合金18可通过与第一区域12和第二区域14之一热接触或热交换而在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。例如，通过与第一区域12接触，形状记忆合金18可从马氏体转换为奥氏体。同样地，通过与第二区域14的热接触，形状记忆合金18可从奥氏体转换为马氏体。
进一步地，形状记忆合金18可通过改变结晶相而改变模量和尺寸从而将热能转化为机械能。更特别地，形状记忆合金18，如果进行了拟塑性预应变可通过从马氏体到奥氏体地改变结晶相而尺寸收缩，且如果在张应力作用下可通过从奥氏体到马氏体地改变结晶相而尺寸扩张，从而将热能转化为机械能。因此，对于在第一区域12的第一温度和第二区域14的第二温度之间存在温差的任何情况，也就是，其中第一区域12和第二区域14热量不均衡，形状记忆合金18可通过在马氏体和奥氏体之间改变结晶相而尺寸扩张和收缩。且，形状记忆合金18的结晶相改变可引起形状记忆合金驱动线性致动器(如图2所示)，且因此驱动所述部件20。
图2和3示出了用于能量收集装置42的热力发动机16的第一实施例。分离的第一长度的形状记忆合金18线从框架60延伸至运动转化机构62。第一区域12位于形状记忆合金18的一侧，且第二区域14位于形状记忆合金18的相反一侧。如实施例所示，第一区域12可包括为吸热部件或冷却散热器的物体61。同样地，第二区域14可包括为加热或冷却周围环境的冷却散热器或吸热部件的物体63。
第一区域12具有第一温度且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。形状记忆合金18设置为交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金18可在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。
框架60由多个回位弹簧64支撑。框架60可在图2所示的第一位置66A和图3所示的第二位置66B之间移动。如下面进一步地详细描述，致动器68控制框架60在第一位置66A和第二位置66B之间的移动。随着框架60在第一位置66A和第二位置66B之间移动，使形状记忆合金18与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。第一区域12和第二区域14每一个可以是为热源或吸热部件的物体，其分别安装至框架60。随着框架60被致动器68移动，第一区域12和第二区域14可交替地与形状记忆合金18热接触或热交换。与第一区域12和第二区域14接触引起形状记忆合金18尺寸扩张和收缩。此外，随着使形状记忆合金18与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金18的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金18充分地尺寸收缩或扩张。响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金18在长度上波动。形状记忆合金18至少部分直线地位移以在运动转化机构62上施加反复的线性力。由假想线70图示，其距离框架60具有一个固定距离。通过比较运动转化机构62相对于假想线70的位置可以看出，随着形状记忆合金18充分地尺寸收缩，运动转化机构62朝着框架60直线移动(如图3所示)，且随着形状记忆合金18充分地尺寸扩张，运动转化机构62远离框架60直线地运动，至最初位置(如图2所示)。
此外，形状记忆合金18可通过阻尼器72或其他机构固定至框架60以在热力发动机16工作期间提供对作用在形状记忆合金18上的力的过载保护。例如，阻尼器72在下述情况下可提供阻尼保护，即作用在框架60和动力转化机构62之间的形状记忆合金18上的力高于所要求的水平时。
如实施例所示，动力转化机构62是曲柄滑块机构，其将来自形状记忆合金18的直线运动输入转化为旋转输出，如输出74所指示。运动转化机构62也可包括偏置构件76，例如弹簧。随着形状记忆合金18在第一区域12和第二区域14之间移动，偏置构件76可施加标称拉力至形状记忆合金18以辅助形状记忆合金18恢复到扩张的长度。
致动器68控制框架60的运动使第一区域12和第二区域14交替运动成与形状记忆合金18热接触或热交换。如实施例所示，致动器68包括金属线78，其具有与形状记忆合金18基本上平行延伸的部分。金属线78固定在框架60上的两个固定位置之间。滑轮80被互相间隔开并且将金属线78从平行于形状记忆合金18的部分引导向框架60以进行连接。金属线78优选为分离的第二长度的形状记忆合金，其与第一区域12和第二区域14接触时充分尺寸扩张和收缩。随着金属线78收缩，缩短的长度将框架60从图2所示的第一位置66A移动到图3所示的第二位置66B。同样地，随着金属线78扩张，拉长的长度允许框架60从第二位置66B返回至第一位置66A。随着金属线78形成与第一区域12的热交换时，金属线78收缩并且移动框架60。框架60从第一区域12移动至第二区域14，其中与第二区域14的热交换将引起金属线延伸从而移动框架返回第一区域12。因此金属线78与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换控制框架60的位置。随着金属线78从第二位置66B移动至第一位置66A，回位弹簧64可提供作用在金属线78上的标称力以辅助金属线扩张。
图4图示了用于车辆10的排气系统的热力发动机16的例子。排气系统包括排气管32。废气，由箭头F所指示，流过排气管32。排气管32可以是在第一区域12内用作热源的物体61。可选择地，物体61可以是导热材料，其可固定至排气管32用作吸热部件。同样地，位于第二区域14的物体63可以是冷却散热片以保持第一区域12和第二区域14之间足够的温差。图4图示了位于第一位置66A的热力发动机16。然而，热力发动机16以如以上所述相同的方式工作。
图5和6图示了用于能量收集装置142的热力发动机116的第二实施例。分离的第一长度的形状记忆合金丝118从框架160延伸至运动转化机构162。第一区域12位于形状记忆合金118的一侧，且第二区域14位于形状记忆合金118的相反一侧。如实施例所示，第一区域12可包括为吸热部件或冷却散热器的物体161。同样地，第二区域14可包括为冷却散热器或吸热部件的物体163。可选择地，第一区域12可以是物体161且第二区域14可以是物体163。因此，第一区域12具有第一温度，且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。设置形状记忆合金118以交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。在物体161，163是第一区域12和第二区域14的情况下，形状记忆合金118物理接触物体161，163以交换热量。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金118可在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。
框架160由多个回位弹簧164支撑。框架160在图5所示的第一位置166A和图6所示的第二位置166B之间可移动。如下面进一步地详细描述，致动器168控制框架160在第一位置166A和第二位置166B之间的移动。随着框架160在第一位置166A和第二位置166B之间移动，使形状记忆合金118与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。第一区域12和第二区域14每一个可以是为热源或吸热部件的物体，其分别安装至框架160。随着框架160被致动器168移动，第一区域12和第二区域14可交替地移动以与形状记忆合金118热接触或热交换。与第一区域12和第二区域14的接触使形状记忆合金118尺寸扩张和收缩。此外，随着形状记忆合金118与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金118的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金118充分地尺寸收缩或扩张。响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金118在长度上波动。形状记忆合金118至少部分直线地位移以在运动转化机构162上施加反复的线性力。这由假想线170图示，其距离框架160具有一个固定距离。通过比较运动转化机构162相对于假想线170的位置可以看出，随着形状记忆合金118充分地尺寸收缩，运动转化机构162朝着框架160直线移动(如图6所示)，且随着形状记忆合金118充分地尺寸扩张，运动转化机构162远离框架160直线地运动，至最初位置(如图5所示)。
此外，形状记忆合金118可通过阻尼器172或其他机构固定至框架160以在热力发动机116工作期间提供作用在形状记忆合金118上的力的过载保护。例如，阻尼器172在下述情况下可提供阻尼保护，即作用在框架160和动力转化机构162之间的形状记忆合金118上的力高于所要求的水平时。
如实施例所示，运动转化机构162是曲柄滑块机构，其将来自形状记忆合金118的直线运动输入转化为旋转输出，如输出174所指示。动力转化机构162也可包括偏置构件176，例如弹簧。随着形状记忆合金118在第一区域12和第二区域14之间移动，偏置构件176可施加标称拉力至形状记忆合金118以辅助形状记忆合金118恢复到扩张的长度。
致动器168控制框架160的运动使第一区域12和第二区域14交替运动成与形状记忆合金118热接触或热交换。如实施例所示，致动器168包括直线致动器178，控制器180，和传感器182。致动器178使支架160在图5所示的第一位置166A和图6所示的第二位置166B之间移动。传感器182可包括位置传感器，计时器，温度传感器，或上述各项的组合。来自于传感器182的数据输入至控制器180。控制器180利用来自于传感器178的数据来控制致动器178的动作使得支架160在第一位置166A和第二位置166B之间移动，且从而使得形状记忆合金118在第一区域12和第二区域14之间移动。
图7和8图示了用于能量收集装置242的热力发动机216的第三实施例。形状记忆合金218从框架260延伸至动力转化机构262。第一区域12位于形状记忆合金218的一侧，且第二区域14位于形状记忆合金218的相反一侧。如实施例所示，第一区域12包括为吸热部件或冷却散热器的物体261。同样地，第二区域14可包括为冷却散热器或吸热部件的物体263。可选择地，第一区域12可以是物体261且第二区域14可以是物体263。因此，第一区域12具有第一温度，且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。设置形状记忆合金218以交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。在物体261，263是第一区域12和第二区域14的情况下，形状记忆合金218物理接触物体261，263以交换热量。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金218可在奥氏体和马氏体之间地改变结晶相。
框架260由多个回位弹簧264支撑。框架260在图7所示的第一位置266A和图8所示的第二位置266B之间可移动。如下面进一步地详细描述，致动器268控制框架260在第一位置266A和第二位置266B之间的移动。随着框架260在第一位置266A和第二位置266B之间移动，使形状记忆合金218与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。第一区域12和第二区域14可以是为热源或吸热部件的物体，其每一个安装至框架260。随着框架260被致动器268移动，第一区域12和第二区域14可交替地移动以与形状记忆合金218热接触或热交换。使形状记忆合金218与第一区域12和第二区域14接触引起其尺寸扩张和收缩。此外，随着使形状记忆合金218与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金218的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金218充分地尺寸收缩或扩张。响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金218在长度上波动。形状记忆合金218至少部分直线地位移以在运动转化机构262上施加反复的线性力。这由假想线270图示，其距离框架260具有一个固定距离。通过比较运动转化机构262相对于假想线270的位置可以看出，随着形状记忆合金218充分地尺寸收缩，运动转化机构262朝着框架260直线移动(如图8所示)，且随着形状记忆合金218充分地尺寸扩张，运动转化机构262远离框架260直线地运动，至最初位置(如图7所示)。
此外，形状记忆合金218可通过阻尼器272或其他机构固定至框架260以在热力发动机216工作期间提供对作用在形状记忆合金218上的力的过载保护。例如，阻尼器272在下述情况下可提供阻尼保护，即作用在框架260和动力转化机构262之间的形状记忆合金218上的力高于所要求的水平。
如实施例所示，运动转化机构262将来自形状记忆合金218的直线运动输入转化为用于泵或储压器274的液压力，泵或储压器274用于为部件20，例如发电机提供动力。运动转化机构262也可包括偏置构件276，例如弹簧。随着形状记忆合金218在第一区域12和第二区域14之间移动，偏置构件276可施加标称拉力至形状记忆合金218以辅助形状记忆合金218恢复到扩张的长度。
致动器268控制框架260的运动使第一区域12和第二区域14交替运动成与形状记忆合金218热接触或热交换。如实施例所示，致动器268包括直线致动器278，控制器280，和传感器282。致动器278使支架260在图7所示的第一位置266A和图8所示的第二位置266B之间移动。传感器282可包括位置传感器，计时器，温度传感器，或上述各项的组合。来自于传感器282的数据输入至控制器280。控制器280利用来自于传感器282的数据来控制致动器278的动作使得支架260在第一位置266A和第二位置266B之间移动，且从而使得形状记忆合金在第一区域12和第二区域14之间移动。
可以理解的是，对于前述任一实施例，车辆10和/或能量收集系统242可包括多个热力发动机216和/或多个部件20。即，一个车辆10可包括多于一个的热力发动机216和/或部件20。例如。一个热力发动机216可驱动多于一个的部件20。同样地，车辆10可包括多于一个的能量收集系统242，每一个包括至少一个热力发动机216和部件20。多个热力发动机216可利用到遍及车辆10的多个温差区域。
图9和10图示了热力发动机316的第六实施例。分离的第一长度的形状记忆合金318从框架360延伸至运动转化机构362。第一区域12位于形状记忆合金318的一侧，且第二区域14位于形状记忆合金318的相反一侧。如实施例所示，第一区域12可包括作为吸热部件或冷却散热器的物体361。同样地，第二区域14可包括为冷却散热器或吸热部件的物体363。可选择地，第一区域12可以是物体361且第二区域14可以是物体363。因此，第一区域12具有第一温度，且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。设置形状记忆合金318以交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。在物体361，363是第一区域12和第二区域14的情况下，形状记忆合金318物理接触物体361，363以交换热量。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金318可在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。
框架360由多个回位弹簧364支撑。框架360在图9所示的第一位置366A和图10所示的第二位置366B之间可移动。如下面进一步地详细描述，致动器368控制框架360在第一位置366A和第二位置366B之间的移动。随着框架360在第一位置366A和第二位置366B之间移动，形状记忆合金318与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。第一区域12和第二区域14每一个可以是为热源或吸热部件的物体，其每一个安装至框架360。随着框架360被致动器368移动，第一区域12和第二区域14可交替地移动以与形状记忆合金318热接触或热交换。与第一区域12和第二区域14的接触使形状记忆合金318尺寸扩张和收缩。此外，随着使形状记忆合金318与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金318的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金318充分地尺寸收缩或扩张。响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金318在长度上波动。形状记忆合金318至少部分直线地位移以在运动转化机构362上施加反复的线性力。这由假想线370图示，其距离框架360具有一个固定距离。通过比较运动转化机构362相对于假想线370的位置可以看出，随着形状记忆合金318充分地尺寸收缩，运动转化机构362朝着框架360直线移动(如图10所示)，且随着形状记忆合金318充分地尺寸扩张，运动转化机构362远离框架360直线地运动，至最初位置(如图9所示)。
此外，形状记忆合金318可通过阻尼器372或其他机构固定至框架360以在热力发动机316工作期间提供对作用在形状记忆合金318上的力的过载保护。例如，阻尼器372在下述情况下可提供阻尼保护，即作用在框架360和动力转化机构362之间的形状记忆合金318上的力高于所要求的水平时。
如实施例所示，运动转化机构362是曲柄滑块机构，其将来自形状记忆合金318的直线运动输入转化为旋转输出，如输出374所示。运动转化机构362也可包括偏置构件376，例如弹簧。随着形状记忆合金318在第一区域12和第二区域14之间移动，偏置构件376可施加标称拉力至形状记忆合金318以辅助形状记忆合金318恢复到扩张的长度。
致动器368控制框架360的运动使第一区域12和第二区域14交替运动成与形状记忆合金318热接触或热交换。如实施例所示，致动器368是凸轮378，其可枢转地安装至形状记忆合金318以朝着第二框架位置366B偏置框架360。形状记忆合金318随着在第一区域12和第二区域14之间运动而尺寸扩张和收缩。随着形状记忆合金318收缩，缩短的长度使得凸轮378从图9所示的第一位置366A旋转至图10所示的第二位置366B以移动框架360。同样地，随着形状记忆合金丝378扩张，拉长的长度允许凸轮378和框架360从第二位置366B返回至第一位置366A。因此，形状记忆合金318与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换控制框架360的位置且驱动热力发动机16。随着形状记忆合金318将框架360从第二位置366B移动至第一位置366A，回位弹簧364可提供作用在形状记忆合金318上的标称力以辅助形状记忆合金318扩张。
图11和12示出了用于能量收集装置442的热力发动机416的第五实施例。分离的第一形状记忆合金丝418元件从支架484延伸至运动转化机构462。第一区域12位于形状记忆合金418的一侧，且第二区域14位于形状记忆合金418的相反一侧。如实施例所示，第一区域12可以是或者包括物体461，其为安装至固定框架460上的吸热部件或冷却散热器。同样地，第二区域14可以是或者包括物体463，其为冷却散热器或吸热部件。可选择地，第一区域12可以是物体461且第二区域14可以是物体463。因此，第一区域12具有第一温度，且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。设置形状记忆合金418以交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。在物体461，463是第一区域12和第二区域14的情况下，形状记忆合金418物理接触物体461，463以交换热量。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金418可在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。
支架484由回位弹簧464支撑。支架484在图11所示的第一位置466A和图12所示的第二位置466B之间可移动。支撑第一物体461和第二物体462的框架460保持固定。如下面进一步地详细描述，致动器468控制支架484在第一位置466A和第二位置466B之间的移动。随着支架484在第一位置466A和第二位置466B之间移动，使形状记忆合金418与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。第一区域12和第二区域14每一个可以是为热源或吸热部件的物体，其每一个安装至框架460。随着框架460被致动器468移动，第一区域12和第二区域14可交替地移动以与形状记忆合金18热接触或热交换。使形状记忆合金418与第一区域12和第二区域14接触引起形状记忆合金418尺寸扩张和收缩。此外，随着使形状记忆合金418与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金418的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金418充分地尺寸收缩或扩张。响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金318在长度上波动。形状记忆合金418至少部分直线地位移以在运动转化机构462上施加反复的线性力。这由假想线470图示，其距离框架460具有一个固定距离。通过比较运动转化机构462相对于假想线470的位置可以看出，随着形状记忆合金418充分地尺寸收缩，运动转化机构462朝着框架460直线移动(如图12所示)，且随着形状记忆合金418充分地尺寸扩张，运动转化机构462远离框架460直线地运动，至最初位置(如图11所示)。
此外，形状记忆合金418可通过阻尼器472或其他机构固定至支架484以在热力发动机416工作期间提供对作用在形状记忆合金418上的力的过载保护。例如，阻尼器472在下述情况下可提供阻尼保护，即作用在支架484和动力转化机构462之间的形状记忆合金418上的力高于所要求的水平时。
如实施例所示，运动转化机构462是曲柄滑块机构，其将来自形状记忆合金418的直线运动输入转化为旋转输出，如输出474所指示。运动转化机构462也可包括偏置构件476，例如弹簧。随着形状记忆合金418在第一区域12和第二区域14之间移动，偏置构件476可施加标称拉力至形状记忆合金418以辅助形状记忆合金18恢复到扩张的长度。
致动器468控制框架460的运动使第一区域12和第二区域14交替运动与形状记忆合金418热接触或热交换。如实施例所示，致动器468包括直线致动器478，控制器480，和传感器482。致动器478使支架484在图11所示的第一位置466A和图12所示的第二位置466B之间移动。随着支架在第一位置466A和第二位置466B之间移动，形状记忆合金418在第一区域12和第二区域14之间移动。传感器482可包括位置传感器，计时器，温度传感器，或上述各项的组合。来自于传感器482的数据输入至控制器480。控制器480利用来自于传感器478的数据来控制致动器478的动作使得支架484在第一位置466A和第二位置466B之间移动，且从而使得形状记忆合金418与第一区域12和第二区域14接触。
图13和14图示了用于能量收集装置542的热力发动机516的第六实施例。分离的第一长度的形状记忆合金丝518从支架560延伸至运动转化机构562。第一区域12位于紧邻支架560处且第二区域14位于紧邻用于热力发动机516的运动转化机构562处。
热力发动机516可位于紧邻导管532处。导管532总体上围绕第一区域12或位于其中。流体可流过导管532。尽管第一区域12可大部分或全部位于导管532中，但形状记忆合金518与第一区域12热接触或热交换。在能量收集装置542中形成第一区域12和第二区域14的流体可从气体，液体，及其组合的组中选择。流体可例如是车辆废气，且第一区域12可以是用于车辆10的排气管。热力发动机516位于紧邻排气管处以利用排气管内部和排气管外部之间的温差。
因此，第一区域12具有第一温度且第二区域14具有不同于第一温度的第二温度。形状记忆合金518设置为交替地与第一区域12和第二区域14的每一个热接触或热交换。因此，通过与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换，形状记忆合金518可在奥氏体和马氏体之间改变结晶相。。
弹簧564在运动转化机构562和支架560之间延伸。支架560可在图13所示的第一位置566A和图14所示的第二位置566B之间移动。致动器568控制支架560在第一位置566A和第二位置566B之间的移动。如实施例所示，致动器568包括形状记忆合金518，如下面进一步详细地说明。随着框架560在第一位置566A和第二位置566B之间移动，使形状记忆合金518与第一区域12和第二区域14热接触或热交换。随着支架560被致动器568尤其是被形状记忆合金518移动，第一区域和第二区域可交替地与形状记忆合金518热接触或热交换。与第一区域12和第二区域14的接触使形状记忆合金518尺寸扩张和收缩。此外，随着与形状记忆合金518与第一区域12和第二区域14热接触或热交换，形状记忆合金518的模量改变。即，第一区域12和第二区域14之间的温差引起形状记忆合金518充分地尺寸收缩或扩张。
响应于尺寸扩张和收缩以及伴随的模量变化，形状记忆合金518在长度上波动以在运动转化机构562上施加反复的直线运动。随着形状记忆合金518充分地尺寸收缩，支架560(如图14所示)朝着运动转化机构562直线移动，且随着形状记忆合金518充分地尺寸扩张，支架560远离运动转化机构562直线地运动，至最初位置(如图13所示)。
如实施例所示，运动转化机构562是发电机，其将来自于形状记忆合金518的直线运动输入转化为电输出。例如，运动转化机构562可以是用于车辆10(如图1所示)的交流发电机。运动转化机构562也可包括活塞586，其从支架560向上延伸至运动转化机构562。永久磁铁588安装在活塞586上。随着形状记忆合金518充分地尺寸收缩和扩张，永久磁铁588相对于位于运动转化机构562内的绕组590移动以产生电。
致动器568控制支架560的移动使第一区域12和第二区域14交替运动成与形状记忆合金518热接触或热交换。如实施例所示，致动器568包括形状记忆合金518k，热屏障550，偏置构件564，支架360和基底580。热屏障550从固定的运动转化机构562延伸至基底580。响应于形状记忆合金518的收缩和扩张，基底580固定至活塞586从而随连接活塞586移动。
当支架560位于第一位置566A时，支架560与导管532物理接触且热接触。支架560吸收来自导管532的热量。支架560的升高的温度与形状记忆合金518热接触。此外，形状记忆合金也与周围气体热接触以吸收来自于支架560和导管532热量。随着形状记忆合金518与第一区域12接触，形状记忆合金518收缩并且缩短的长度使得基底580移动。基底580从图13所示的第一位置566A移动至图14所示的第二位置566B。
基底590向第二位置566B的运动使得热屏障550弯曲且允许来自第二区域14的流体流过形状记忆合金518，如箭头F所指示。此外支架560远离导管532移动且也开始冷却。流过打开的热屏障550和冷却的基底560的空气流与形状记忆合金518热接触。因此，形状记忆合金现在与第二区域14接触。与第二区域14的热接触使得形状记忆合金518扩张并且使得偏置构件564施加张应力。随着形状记忆合金518扩张，拉伸的长度允许基底580从第二位置566B返回至第一位置566A并且第一区域12移回以与形状记忆合金518热接触或热交换。因此形状记忆合金518与第一区域12和第二区域14的热接触或热交换控制基底580和支架560的位置。如以上所述，随着形状记忆合金518将基底580从第二位置566B移动至第一位置566A，偏置构件564可提供作用在形状记忆合金518上的力以辅助金属线扩张。
因此，当热屏障550弯曲时，形状记忆合金518与第二区域14热接触或热交换，支架560与导管没有接触且基座580位于第二位置566B。同样地，当热屏障550闭合时，形状记忆合金518与第一区域12热接触或热交换，支架与导管532接触且基座580位于第一位置566A。
在详细描述实现本发明的最佳实施例同时，与本发明有关的本领域技术人员将认识到在附加权利要求的范围中用于实施本发明的各种可选择的设计和实施例。
Claims (10)
1.一种能量收集系统，包括：
具有第一温度的第一区域；
具有不同于第一温度的第二温度的第二区域；
热力发动机，其配置用于将热能转化为机械能，其中热力发动机包括；
形状记忆合金的第一分离元件，其具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；和
其中响应于相变，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩以施加线性力；
运动转化机构，其操作地连接至第一分离元件以由线性力驱动；和
由运动转化机构驱动的部件。
2.如权利要求1所述的能量收集系统，其中进一步包括框架，其具有安装到该框架上且处于第一区域和第二区域中每一个内的热源和吸热部件之一，其中框架相对于形状记忆合金的第一分离元件移动以使形状记忆合金的第一分离元件交替地与第一区域和第二区域接触。
3.如权利要求2所述的能量收集系统，其中框架的移动响应于形状记忆合金的第一分离元件的结晶相变化。
4.如权利要求2所述的能量收集系统，其进一步包括形状记忆合金的第二分离元件，其具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相，并且其中框架的移动响应于形状记忆合金的第二分离元件的结晶相变化。
5.如权利要求4所述的能量收集系统，进一步包括安装于框架上的一对分隔开的滑轮，其中形状记忆合金的第二分离元件围绕滑轮穿过并且在相对两端固定至框架，以使形状记忆合金的第二分离元件的结晶相变化使框架相对于第一形状记忆合金移动。
6.如权利要求2所述的能量收集系统，进一步包括用于控制框架移动的控制器，其中响应于位置传感器、计时器和紧邻形状记忆合金的温度传感器中的一个，控制器提供信号以开始框架的移动。
7.如权利要求6所述的能量收集系统，进一步包括致动器，其响应于来自控制器的信号而实现框架的移动。
8.如权利要求1所述的能量收集系统，其中运动转化机构是曲柄滑块机构，其将来自第一分离元件的线性力转化为旋转输出以驱动所述部件。
9.一种能量收集方法，包括：
使形状记忆合金的第一分离元件与具有第一温度的第一区域和具有第二温度的第二区域热交换接触，所述第二温度不同于所述第一温度，其中形状记忆合金具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；
响应于第一区域和第二区域之间的温差，形状记忆合金的第一分离元件扩张和收缩，以使响应于第一区域和第二区域之间的温差，形状记忆合金的第一分离元件的至少部分产生线性位移；
利用形状记忆合金的第一分离元件的线性位移驱动运动转化机构；和
利用运动转化机构驱动部件。
10.一种能量收集系统，包括：
具有第一温度的第一区域；
具有与所述第一温度不相同的第二温度的第二区域；
热力发动机，其配置用于将热能转化为机械能，其中热力发动机包括；
形状记忆合金的分离元件，形状记忆合金具有响应于第一区域和第二区域之间的温差在奥氏体和马氏体之间可变化的结晶相；和
其中响应于相变，形状记忆合金的分离元件扩张和收缩以施加线性力；
框架，其具有安装在该框架上的处于第一区域和第二区域每一个中的热源和吸热部件之一；
致动器，其使得框架相对于形状记忆合金的第一分离元件移动，以使形状记忆合金的第一分离元件交替地与第一区域和第二区域接触；
其中基于形状记忆合金的分离元件的温度，框架由致动器移动；
运动转化机构，其操作地连接至分离元件以由线性力驱动；和
由运动转化机构驱动的部件。
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