CN115836471A - 产生电能 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于生成电能的电路。该电路使用脉冲发生器与导体相结合。由于电路对导体的冷却作用，废热可以转化为可用能量。由于导体吸收了外部能量，因此施加到负载上的所得能量大于由脉冲发生器供应的能量。

Description

产生电能

相关申请的交叉引用

这是于2021年2月12日提交的未决申请17/175,248的继续申请，该未决申请17/175,248是于2020年8月19日提交的美国专利申请第16/997,557号—现为专利第10,951,136号—的继续申请，该美国专利申请第16/997,557号要求于2019年8月20日提交的美国临时申请第62/889,506号的优先权。此外，本申请要求于2020年4月14日提交的美国临时申请第63/009,856号的优先权。所有申请均通过引用以其整体并入本文。

背景技术

电能的生成是我们社会能源需求的基本技术。等离子火焰中包含的热能的转换，例如内燃机中的气缸，是利用热能提供其转换为机械能的示例。如果热能可用，则使用复杂且昂贵的装置，例如卡诺发动机或斯特林循环发动机，以将来自热沉和冷沉的热能转换为机械能。对这种装置的限制是两个热源之间的温差必须很大。对于大型发动机，典型的是效率在15％至30％的范围内。小的温差，例如几摄氏度，几乎没有实用价值。其他方法，例如使用诸如热电偶的装置的直接热电转换，在温差小时同样缺乏实用性。将热能转化为电能的方便且直接的方法是一种非常需要且理想的用于生成电力的方法。

附图说明

图1是用于生成电能的示例卡佛伏打效应(Carver Voltaic Effect)(CVE)电路。

图2图示了用于使用图1的CVE电路生成电能的电路的一般实施方式。

图3示出了用于生成电能的CVE电路的另一种实施方式。

图4示出了示例标准具，其中流体被泵送通过其中的腔。

图5是根据另一个实施方式的用于生成电能的电路。

图6是根据另一实施方式的用于生成电能的流程图。

图7是根据另一实施方式的用于生成电能的电路图。

图8是CVE电路的另一实施方式。

图9是CVE电路的示例性应用。

图10是结合光伏表面使用的CVE电路的示例性应用。

图11是结合多个不同热源使用的CVE电路的示例性应用。

图12是结合核反应堆使用的CVE电路的示例性应用。

图13是使用CVE电路的实施方式的流程图。

具体实施方式

公开了一种用于生成电能以在多种应用中使用的方法和系统。该方法在其应用中具有通用性，并且该方法可以应用于许多电动装置，例如便携式工具、传感器、光学装置、照明装置、加热装置、冷却装置、呼吸设备、医疗装置、计时装置、便携式计算机、手机、电动冷却或加热装置以及需要方便且强大的电能供应的其他类似和更大的固定应用。对这种装置和方法的需求是有据可查的。更具体地，需要有一种更通用且更好的将机械能、电能、太阳能、电磁能和其他能量从一种形式转换为电能的转换器。如下转换器是非常需要的：如果该转换器是直流、交流、热、电磁辐射或其他具有可变频率、周期和强度的能量源，则该转换器对不同能量形式具有更好输入容差，并且具有将不同的电压、波形和电流输出到它们所连接的应用负载的能力，并且具有单个简单电气输出的通用性。此外，转换器应在环境温度与热源之间的温差非常低的情况下工作。因此，它应该被称为“废热转换器”。

卡佛伏打效应(CVE)是一种动力学物理效应，其可以用于提供显著的电力。CVE可以被描述为电导体中或通过空间的材料中的能量传输中的单个功率传输瞬态的功率的微小瞬态增加。术语“动力学”用于描述效果的暂时性。它可以在瞬态事件期间被检测到，例如快速电压变化和材料中的一些其他相和状态变化。本文所述的装置的实施方式被构造成通过将热能转换为电能来利用这种现象(即，CVE)。CVE的幅度与较大的dV/dt值(电压随时间的变化)相关。

对装置的操作和制造的理解包括识别输出电路中存在标准具，并且公开了用于实现和制造标准具的方法。

图1是用于将热能转换成电能的CVE电路100。方波发生器105生成进入耦合电感器110的初级侧的方波脉冲串(连续脉冲)。耦合电感器的次级侧连接到非线性电阻装置，或有时称为负电阻装置112，例如晶闸管。负电阻是可选的并且在很多情况下不使用。负电阻装置112用作将来自次级侧的电流限制到由其内部结构基于输入电压确定的特定值的装置。直到电压在正方向上超过一定量时才会传导有意义的电流，并且直到电压与特定量相比更负时才会在负电压范围内传导。例如，这两个电压可以是+25V和-25V。由于这种电压特性，只要有足够的功率来克服寄生损耗，耦合电感器的次级侧的输出总是肯定会超过+25V和-25V。

负电阻装置可以是能够提供这种类型作用的任何装置。示例装置包括但不限于以下装置：

1.气体排放灯

2.火花间隙

3.齐纳二极管

4.晶闸管

5.双向可控硅

6.耿氏二极管

7.二极管(各种)

8.可控硅整流器(SCR)

9.由逻辑电路控制的通断装置

由于用于转换器(或耦合电感器)的驱动电子器件引起次级的输出从正摆动到负，将发生从>25V到比-25V更负的非常快速的转变。然后利用这些高dV/dt转变来产生要利用的CVE所需的快速电压摆幅。因此，dV/dt越大(电压越高，时间越短)，CVE越显著。方波与负电阻装置112相结合有助于实现这一目标。在该示例中，电容器C1 114和电感器116形成振荡电路，振荡电路进一步放大电流及其电压摆动的影响，以在C2 118处产生有用的输出。C2电容器118又连接到一个或更多个通常以120示出的整流器二极管，以分别产生正电压输出和负电压输出，V+和V-。由电容器114和电感器116形成的振荡电路可以生成以比方波输入信号的频率大的频率振荡的信号。

热交换器130为材料提供热传导路径以具有用于转换成电能的热能的连续流入。热交换器可以是用于将热接收到电路中的任何装置。在一个示例中，使用填充有具有所需电容率和磁导率的材料的管(例如，传导管或非传导管)。可能的材料包括空气、水、甲醇、乙醇和乙酰胺(或在诸如水或乙醇的液体中的溶液)。也可以使用铁氧体浆料。可以使用未示出的外部泵将材料泵送或循环通过管。替代性地，固体材料可以固定在谐振腔内。随后，可以将液体泵送通过管，为材料和管本身提供热交换。该管可以是任何所需的长度。例如，管在长度上可以是1英尺到5英尺。管在横截面上可以是任何所需的形状，例如圆形、方形、矩形、椭圆形、平面卵形或定制形状。可以使用任何几何形状(例如，N边多边形或折叠形状)。无论横截面如何，管都可以是细长型的，在管中具有腔，流体可以通过该腔。该管可以是如本文所述的标准具。该管可以由传导材料制成并且可以是实心导体。

图2示出了电路200的通用版本。可选的驱动器210可以是供应具有高dV/dt的连续脉冲流的连续脉冲发生器。这为装置提供了启动脉冲。它可以作为装置运行的开/关通断件，并且它可以帮助控制装置运行的频率。

示出了dV/dt装置220。图1将dV/dt装置示出为转换器或耦合电感器110，以指示生成高dV/dt脉冲或一系列脉冲的至少一种方式。对此的替代方案可以是电容器或电容器阵列、机械通断件或将电场(电荷)或磁场(磁体)带到另一个线圈、电容器、电感器或另一个磁体或磁场附近的其他急转或旋转装置。CVE装置可以将一个或更多个重要的有源装置结合在CVE装置中。示例是负电阻装置，例如晶闸管或齐纳二极管。

CVE发射器230被示出为耦合到热交换器240。热交换器又可以耦合到CVE接收器250。发射器230上dV/dt电荷的快速形成导致产生来自发射器的能量“波”。在这种类似天线的模式中，发射器可以与真空或空气以外的材料接触。该材料可以具有由其相对电容率或磁导率表征的不同介电常数或磁导率的特性。它也可能与传导材料接触。发射器230和接收器250可以是在标准具室的端部产生阻抗变化的多种材料(例如，铜、黄铜、青铜、不锈钢、石墨烯)。事实上，可以使用任何材料，只要它改变了发射器与接收器之间材料的电容率、磁导率或两者。因此，发射器230将电路耦合到热交换器240(热交换器240可以是标准具)并将信号传输到热交换器。一旦信号通过热交换器，接收器250就接收到信号。

热交换器240被示为位于CVE发射器与CVE接收器之间。事实上，热交换器240可以在发射器和接收器周围。例如，在热交换器是其中具有腔的管(例如，标准具)的情况下，发射器230和接收器250可以安装在管的相应端部中。热交换器为材料提供所需的热传导路径，以使热能不断流入以转换为电能。这些材料也可以是导电的。热交换器可以是用于将热注入电路中的任何装置。在一个示例中，使用填充有具有所需电容率和磁导率的材料的管(例如，传导管或非传导管)。可能的材料包括空气、水、甲醇、乙醇和乙酰胺(或在诸如水或乙醇的液体中的溶液)。也可以使用铁氧体浆料。可以使用未示出的外部泵将材料泵送或循环通过热交换器。替代性地，固体材料可以固定在谐振腔内。随后，可以将液体泵送通过腔，从而为材料和腔本身提供热交换。因此，该材料可以具有双重目的：充当CVE发射器与CVE接收器之间的介质，以及充当具有通过热交换器循环的外部源的热交换器。电子波可以在CVE发射器与CVE接收器之间传输，并且其中包含的材料的电容率和磁导率会影响谐振频率。

CVE接收器250被示出为耦合到热交换器。它可以与热交换器240接触或可以与热交换器240不接触(例如，气隙或隔开)。接收器250通过来自波的电感应、与热交换器的电接触、或通过与发射器230的电接触而具有由CVE提供的能量增加。接收器将转换后的热收集到导电路径中，以供负载260直接使用或由调节电路270调节。负载260可以是任何所需的负载，并且可以具有电阻部件(例如，灯泡)。调节电路270被示为连接至CVE接收器250。该电路270通常是将AC信号(或脉冲DC)转换成另一个频率范围或转换成一个或更多个DC电压的电路。示例调节电路可以是全桥整流器和电容器。

电负载280接收调节电路270的输出。负载可以是使用电能的任何事物。它类似于直接使用电能负载260，但它可能需要来自模块270的调节。模块260是直接使用CVE接收器250的输出。该输出具有典型的AC信号特性。对于这种类型的电气特性例如方波或正弦波，电阻负载是可接受的。

图3是电路300，在电路300中，负电阻装置345与dV/dt波的发射结合使用，如通过连接到部件320所示的。如前所述，负电阻装置是可选的。脉冲发生器310耦合到电感器或转换器312。耦合的电感器或转换器312的次级的输出以由V 340指示的电压为参考。负电阻装置345耦合到电感器。从部件320发射的波可以耦合到接收部件350。接收部件350也可以连接到负载360。接收部件320与接收部件350之间的连接由虚线双向箭头表示，并且可以是真空、空气或其他均质或异质的介电材料。也可以使用传导材料。

图4是使用标准具进行放大的电路400。dV/dT装置410可以是任何脉冲发生器。替代性地，如上所示，dV/dT装置可以是耦合到负电阻装置的转换器，如图3所示。元件420、430的组合包括类似于标准具或法布里-珀罗干涉仪的谐振腔。它可以类似于热交换器130的描述。它被示出为没有负载。在没有附加负载的情况下，它可以通过发射电感应波或通过简单地作为参考应用的更高电压源参考来使用。在有负载(例如电阻)的情况下，标准具可以通过捕获发射器和接收器与耦合部件本身之间的热能，从dV/dt装置产生放大的功率，特别是但不仅限于发生谐振时。

可以使用远低于光学频率的激活频率。在大多数情况下，与其他部件的相对尺寸相比，谐振腔中的最低基波波长非常长。为了减小谐振腔的尺寸，可以使用较高的相对电容率或磁导率材料来显著减小所涉及的标准具的长度。装置的这个区域由部件420与430之间的虚线双头箭头表示。

在高电容率电容器的情况下，在3至≥20,000范围内的相对介电常数并不少见。更高电容率的材料是已知的。这些材料通过诸如相对电容率与相对磁导率相乘的倒数的平方根之类的类似因素来提供高度减小的标准具长度。

标准具440被示出在部件420、430之间。标准具(波谐振腔)室可以被认为是振荡器部件中的一者(或更多者)。这种特定的标准具与纯导电元件的不同之处在于它涉及发射的电波而不是导体中的电流振荡。中空标准具还提供了用具有大于真空或空气的电容率(和/或磁导率)的材料填充谐振腔的能力。这种增加的电容率/磁导率降低了基本振荡长度。折叠(或卷绕)该长度有助于减小整体尺寸。标准具腔可以是将发生大部分热转化为电能的地方。流体可以移动通过标准具的腔。流体将通过dV/dt波的谐振不断冷却，而标准具流体的移动提供了一种通过携带来自外部源的热而将热有效地带入谐振容积的方式。或者，可以使用进入谐振腔容积的简单热传导/对流来从外部热源提供热，可能地使用第二流体(例如水)或热管。

标准具440被示为筒形管，在该实施方式中，标准具440具有延伸穿过其中的腔。泵450用于将流体泵送通过标准具440。散热器460用于从周围环境中提取热并将热传递给流体。然后，标准具可以将热转化为电能。标准具可以填充具有不同电容率和磁导率的材料，例如空气、水、甲醇、乙醇和乙酰胺(例如在水或乙醇溶液中)。较高电容率的材料允许使用较低的驱动频率并且仍处于谐振状态。标准具可以具有双重目的：充当部件420与部件430之间的电耦合器并且还充当热交换器。

发射器420和接收器430可以是在标准具室的端部产生阻抗变化的多种材料(例如，铜、黄铜、青铜、不锈钢、石墨烯)。不同的电气元件也可以用作发射器420和接收器430，例如电感器和电容器。事实上，可以使用任何事物，只要它改变了发射器与接收器之间材料的电容率、磁导率或两者。负载应被选择成以具有与源匹配的适当的阻抗，这在激光、传输和天线领域是众所周知的。

图5是电路500，电路500是标准具的反射表面520与530之间的材料510的附加示意图。热能材料510位于来自发射器的波或来自接收器的反射波的透射路径和/或反射路径中。由于CVE，波中的功率通过表面之间的波的每次横越而增强。以这种方式使材料510冷却，因为根据能量守恒定律，增加波中的能量所需的能量是从材料本身中所包含的热能中获得的。

为了在给定的腔中实现谐振，必须考虑腔的形状。可以使用方形或圆形形状以及卵形、椭圆形、多边形和其他几何形状。此外，填充谐振腔的材料在确定谐振频率方面也起着一定的作用。增加填充给定腔的材料的电容率或磁导率会将其谐振改变为较低的频率。在电波频率的情况下，腔的谐振频率与材料相对于纯真空的相对电容率和相对磁导率相乘的倒数的平方根有关。因此，较高磁导率和较高电容率的材料可以导致标准具腔的物理尺寸减小。

可以使用较高电容率材料(热能材料)提供标准具腔，该标准具腔基本上比具有真空或空气填充的腔的标准具腔更短(从而更小)。此外，材料510可以是导热的，以促进从环境或热源到腔的热传递。液体材料的吸引力在于它们可以循环以促进热传递。可以使用的材料是那些对波本身具有透射性的材料。可以使用但不限于使用的一些材料(或其混合物、悬浮液或浆液)如下：

1.钛酸钡

2.其他钙钛矿混合金属钛酸盐

3.铁氧体

4.无机氧化物

5.空气

6.有机醇

7.可以透射波的有机材料

8.传导金属

9.半导体材料

10.各种碳(例如石墨、石墨烯、富勒烯)

11.本身通过谐波产生而以其他频率重新谐振的材料(例如磷光体、罗丹明)

12.水或溶解有盐、液体或其他悬浮或均质物质的水。

可以使用材料来部分填充或完全填充腔以提供用于将热传导到标准具腔的路径。负载540可以是任何期望的电负载，例如具有电阻部件的负载。dV/dt装置550类似于上述那些dV/dt装置。

作为装置的示例，可以使用以下部件的组。

1.转换器(耦合电感器)，10:1比例，2A额定电流，700uH次级电感

2. 0.01uF，1000V陶瓷电容

3. 254uH铁氧体单电感，10A电感

4.铜管(5/8”OD X 1/2”ID X 24英寸长)

5.粉状铁氧体(125目)

6.阻性负载(110欧姆，100W金属膜电阻)

7. 2条铜线(10AWG X 1”长)

8.齐纳二极管(1N5388)

使用图1所示的示意图。首先铜管装有铁氧体粉。一根铜线插入管的每一端并且该一根铜线用于连接电路的其余部分。转换器由频率为1Hz至数千兆赫兹的脉冲电流源驱动。可以通过使产生的功率与驱动转换器初级所需的功率之比最大化来调整所需的确切频率。转换器的次级附接在铜管中的一根铜线上。带有剩余线的铜管的另一端部附接至负电阻装置，例如齐纳二极管。二极管的另一端部附接至电感器。剩余的连接被引回到转换器输出的次级。电能可以通过将电容器附接到上述次级电路的几乎任何部分作为谐振电路中产生的电压的抽头来获得。电容器上的剩余引线可以选择性地连接到整流器电路，以通过常规方式进一步转换为交流、脉冲直流或平滑直流输出。

图6是根据实施方式的用于生成电力的流程图。在方法块610中，例如通过脉冲发生器生成连续脉冲流。脉冲发生器可以生成dV/dt为100V/μs甚至10,000至100,000V/μs或更高的脉冲。特定用例使用了3V/μs至10V/μs之间的电压。在某些情况下，可以使用1V/μs。在方法框620中，将连续脉冲流施加到管，所述管具有延伸穿过其中的腔。该管可以是传导的并且将流体连续地泵送通过腔(方法框630)。流体可以通过散热器或其他加热元件加热。由于CVE，流体可以在通过管时被冷却。在方法框640处，由于流体的热能到电能的转换，可以从具有比脉冲发生器输出的功率更大的功率的管输出电信号。在一些实施方式中，振荡器可以用于生成频率比脉冲发生器高的脉冲。

图7示出了CVE电路700的另一实施方式。电路700包括振荡器702，振荡器702包括电容器704和电感器706以形成LC或振荡电路。尽管电容器704和电感器706被示为串联联接在电气元件708的相反两侧，但是电容器704和电感器706可以串联联接并且一起定位在电气元件的一侧。电路700还包括散热器720，散热器720提供额外的表面积，额外的表面积可以允许吸收来自热源或来自多个不同热源的额外热722。散热器720可以热耦合到电气元件708以允许它们之间的热传递(例如，直接接触)。热源可以包括比电气元件708更热的任何源，包括散热器所处于的环境空气。电路700可以与上述电路类似地操作，其中脉冲发生器730可以生成单个电脉冲或具有高dV/dt比的一系列电脉冲。振荡器702可以响应每个脉冲生成振荡信号，并且电气元件708可以通过冷却和增加由脉冲发生器730输出的电脉冲的功率而将热能转换成电能。散热器720可以吸收热722，从而为电气元件708提供可以转化为电能的恒定的热能源。因此，提供给负载740的电功率大于由脉冲发生器730产生的电功率。

CVE转换器的其他优点是易于接受具有几乎任何频率或频率混合的几乎任何电输入形式(交流、直流等)。它还具有一个优势为：其电气输出是一贯已知的交流波形，相对容易转换为广泛的电气格式。即使在所需的电气输出波形和电压与输入相同的情况下，CVE转换器也可以提供如下价值：将输入波形去除并“清理”成更一致的指定输出。可以获得去除假的交流信号、直流偏移和其他形式的未指定的电源污染。此外，输入波形的频率范围可以高于和低于输出的频率范围，而无需以任何方式修改电路以同时使用输入的高频和低频分量。因此，可以更容易地利用输入的全部能量内容。这对于频率高于数百kHz的输入电力特别有用，在这种情况下，对电信号的简单整流可能非常低效。

可以从CVE转换器中受益的应用包括但不限于抑制大规模电力运输中由于雷击、核爆炸中的电能脉冲、化学武器、与太阳相关的现象以及可能影响电子和电气供应的其他高能事件的电噪声。可能需要补充一个或更多个电输入连同将其他热源或能源转换为电输出的额外能量的其他应用也是很好的用途。

除了电能之外的其他形式的能量可以输入到“CVE转换器”中。能量输入或者为热，或者为可以转化为热的能源。示例为动能(飞轮)、声学、光学、电磁辐射、磁、化学、核(原子)和重力势能。所有这些能源最终都可以产生热能。

图8是包括可能使用的CVE驱动器802(以虚线示出)的CVE电路800的另一示例。在该示例中，电压源810可以用于与通断件812一起提供脉冲流。通断件812可以由微处理器(未示出)控制。通断件812耦合到电感器822的第一绕组820。电感器822的第二绕组824耦合到串联联接并用作次级振荡器的电容器830和电感器832。标准具840可以用作电气元件，并使用由电压源810和通断件812连同由电容器830和电感器832形成的次级振荡器生成的脉冲的冷却效应，提供热能到电能的能量转换。由于向标准具840中注入热量，可以向负载电路850提供比电压源810提供的能量更多的能量。

图9示出了耦合到用作标准具的铜线920的CVE驱动器910(CVE驱动器910可以是上述任何CVE电路)。CVE驱动器还可以耦合到电气负载930。铜线920可以缠绕在绝缘体周围并放置在吸热系统940中。吸热系统940可以是具有表面积和重量大于铜线920的金属散热器。替代性地，吸热系统940可以是基于液体的，例如浸没在水中的铜线，使得水具有比铜线更大的表面积。因此，可以使用多种不同的吸热系统。

除了电能之外的其他形式的能量可以输入到CVE驱动器中。能量输入或者为热，或者为可以转化为热的能源。示例为动能(飞轮)、声学、光学、电磁辐射、磁、化学、核(原子)和重力势能。所有这些能源最终都可以产生热能。

可以存在许多被允许接触线920的热能源。任何数量的热能源都被均化成包含在吸热系统940内的热能。热能的来源和特性并不重要，因为任何热都可以转化为电能。当热能源通常难以通过已知方法转换成其他形式的电能时，该电路是有利的。示例包括多千兆赫微波、低频交流、低压直流和交流、无参考交流和直流电势以及极高电压交流和直流。能量可以转化为热，然后转化为电能，例如在红外线、可见光、紫外线和更高频率范围内的电磁波的情况下。此外，低级别的废热可以转化为有用的电力输出。

CVE电路的其他优点包括能够接受具有几乎任何频率或频率混合的几乎任何电输入形式(交流、直流等)。它还具有一个优势为：其电气输出是一贯已知的交流波形，相对容易转换为广泛的电气格式。即使在所需的电输出波形和电压与输入相同的情况下，CVE电路也可以提供如下价值：将输入波形去除和“清理”成更一致的指定输出。可以获得去除假的交流信号、直流偏移和其他形式的未指定的电源污染。此外，输入波形的频率范围可以高于和低于输出的频率范围，而无需以任何方式修改电路以同时使用输入的高频和低频分量。因此，可以更容易地利用输入的全部能量内容。这对于频率高于数百kHz的输入电力特别有用，在这种情况下，对电信号的简单整流可能非常低效。

可以从CVE电路中受益的应用包括但不限于抑制大规模电力运输中由于雷击、核爆炸中的电能脉冲、化学武器、与太阳相关的现象以及可能影响电子和电气供应的其他高能事件的电噪声。也可以使用补充一个或更多个电输入连同从其他热源或能源转换为电输出的附加能量的其他应用。

图10示出了CVE驱动器1010可以应用于太阳能电池板过热。该电路具有向安装在光伏表面1030后面的传导材料1020的平面(例如铜平面)提供电通断脉冲的能力。传导材料1020可以安装在安装表面1032上。传导材料1020响应于CVE驱动器1010被脉冲驱动而冷却。导体1020吸收来自光伏表面1030的低级别的废热，同时在电路的输出端1040处产生交流电压。安装表面1032可以保护导体1020免于无意接触并且还提供对外部环境的热障。

图11示出了另一实施方式，该实施方式实际上可以将几乎任何频率的任何电压源或任何其他潜在的热源转换成单个受控AC电压输出。在该装置的输入端，该装置直接或通过电磁吸收来吸收在很宽的电压、电流和频率范围内的交流、直流、脉冲直流或它们的混合的电能、热能。该装置能够吸收输入的电能，将该能量转换为热能，然后将热能转换为电能的形式，作为其单一电能格式的输出，无论在其输入端提供何种电、电磁或热的混合。

可以可选地连接用于进一步转换CVE驱动器1110的电能输出的电路以将电能转换成其他电气规格。CVE驱动器1110的交流输出特别适合在6kHz至300kHz的频率下从0到600VAC转换为正常使用中的几乎任何直流或交流电压和电流。60Hz时的120VAC或50Hz时的240V等电压可以很容易地添加到其输出中。直流电压(例如3.3、5、9、12、24、48、96、200、400VDC)也可以容易地添加到其输出端。

吸热系统1120可以是用于容纳热元件的绝热盒，或者仅仅是用于防止意外接触的盒，或者可以根本不使用它。在吸热系统内部示出了多个电阻器R1-RN，以用于输入电能源。输入的数量可以从0到N，其中N为任意整数值。如果有多个电压和电流源，输入可以由若干个不同的电阻器组成，这些电阻器独立地连接到其各种源的返回线，如“返回”标签符号所示。可能需要多个回路来防止从一个电压/电流源到另一个电压/电流源的“串扰”。电阻器的值取决于输入源所需的功率及其电压和电流特性。通常，出于安全，电阻加热元件被制成使得它们被封装在导热但不导电的壳体中。馈入典型电阻输入的电信号被转换为热。吸热系统1120的非导电壳体的内部然后可以与耦合到CVE驱动器1110的导体1130热接触，或者，作为替代，电阻元件可以直接安装在导体1130上。电阻元件由简单的电阻元件例如碳成分电阻器组成，以通过焦耳加热将电信号转换为热能。替代性地，电阻元件可以是主动控制的电子元件，例如可以具有可变电阻的晶体管。可以使用其他可变电阻元件。电阻器的瓦数可以从几微瓦到几千瓦甚至更大。

导体1130响应于CVE驱动器1110而被冷却，并且还可以与其他热源接触，所述其他热源是非电的，例如适合于接口到冷却模块的可以具有热特性的加热的空气、液体和/或固体。作为示例，与吸热系统1120的简单直接接触可以通过将热源直接安装成与导体1130导热接触来执行。或者可以使用利用泵送液体将热从电阻元件传递到导体1130的更复杂的方法。此外，可以通过电磁辐射、感应磁加热或其他热能源来加热区域1120。

输出可以具有连接的负载，该连接的负载可以是整流器电路以将CVE驱动器1110的AC(交流)电输出转换为脉冲DC(直流)、DC或可能需要的其他波形。该装置能够吸收几乎任何电压和波形或交流/直流/脉冲直流形式的电能。可以容易地利用0到50GHz的热能输入。此外，可以添加其他热能源以增强CVE驱动器1110的输出功率。也可以将光子能量应用到吸热系统1120中作为附加热源。作为示例，如果吸热系统的一侧对EM辐射是光学透明的，则导体1130可以直接用于吸收辐射并将辐射转换为热能，然后转换为电输出。因为CVE驱动器1110可以在非常低的温差下工作，所以通常不需要高温材料与导体1130本身接触。在这种情况下，来自通常不被视为任何而只是废热的源的热可以用作热能的良好供应。

图12示出了使用CVE驱动器1210的另一个应用。CVE驱动器1210可以对吸热系统1222内的导体1220进行冷却。核反应堆1230可以与吸热系统1220相邻。导体1120的冷却效果可以用于吸收来自核反应堆1230的废热，并且热能可以通过CVE驱动器1210转换成电能以在输出端上传输。CVE驱动器不仅将废热转化为电能，还提高了能源生产装置的安全性。取消核堆中用于传热部件的循环器允许该装置成为固态核反应堆，固态核反应堆可以在低得多的温度水平下运行。核反应堆可以是放射性材料的容器，放射性材料衰变并为吸热系统1222中的导体1220产生热。通过主动控制的链式过程进行的主动核反应可能是不希望的或不必要的。可以使用密封容器放射性热源来极大地简化热源。

来自反应堆本身的放射性废料也可以用作该转换器的低水平热源，从而避免了对运行涡轮机的高温蒸汽的需要。在这种情况下，可以使用低温核反应堆，从而提高反应堆本身周围的物理安全性以及中子的整体密度。

这种将核热源与CVE驱动器1210配对的方法也可以用于为航天器提供电力。航天器所需的燃料可以是核放射性材料，但由于CVE驱动器在低温下的效率，反应堆本身可以在低得多的温度下运行。出于这个原因，减少了对更重屏蔽和遏制的需求，并延长了电力的寿命。

来自CVE驱动器1210的直接(未修改的标准)电输出可以是10Hz到750MHz范围内的中频AC信号，尽管确切的频率可能位于这些界限之外。确切的频率由导体1220的形状、长度和材料决定。该标准输出可以直接由许多不同的“负载”使用，用于任何可以使用它的应用。可以使用装置的直接输出的应用包括电阻加热元件、感应线圈和交流整流元件。感应元件和整流元件可以包括用于将CVE驱动器1210的直接输出(AC)转换成其他电能波形的另外的电路。

图13是根据一个实施方式的方法的流程图。在方法框1310中，生成连续脉冲流。例如，在图1中，脉冲发生器105可以将脉冲流生成到电感器110中。作为另外的示例，可以使用图3的脉冲发生器310或图7的脉冲发生器730。更进一步，电压源810结合通断件812可以用于生成连续脉冲流。在方法框1320中，将连续脉冲流施加到导体，所述导体接收来自热源的热。导体可以是标准具，如图4中的440处所示。替代性地，导体可以是线。热源可以是多种不同类型的热源中的任何一种。例如，热源可以与如图10所示的太阳能相关联，或与如图12所示的核反应堆相关联。几乎可以使用任何热源或多种热源组合。在方法框1330中，可以从导体输出电信号并将电信号提供至输出负载，例如图7中的负载740。可以通过将来自热源中的一个或更多个热源的热转换为电能来增强输出电信号。

以下编号的段落汇总了本文的实施方式：

段落1.一种用于生成电能的电路，所述电路包括：

脉冲发生器，所述脉冲发生器用于生成连续脉冲流；

导体，所述导体耦接至到所述脉冲发生器，所述导体被配置成响应于所述连续脉冲流而冷却；

热源，所述热源被放置成与所述导体相邻；以及

输出端，所述输出端用于接收从所述导体发出的电输出。

段落2.根据段落1所述的电路，其中，所述导体为管。

段落3.根据段落1或2中任一项所述的电路，其中，所述管填充有具有大于真空的预定电容率或磁导率的材料。

段落4.根据段落1至3中任一项所述的电路，还包括用于将流体泵送通过所述管的泵。

段落5.根据段落1至4中任一项所述的电路，其中，所述流体与所述管进行热交换并且所述热源向所述流体供应热。

段落6.根据段落1至5中任一项所述的电路，其中，所述导体为管，在所述管中具有腔，其中半导体或金属至少部分地填充所述腔。

段落7.根据段落1至6中任一项所述的电路，其中，所述热源接收来自光伏表面的热。

段落8.根据段落1至7中任一项所述的电路，其中，所述热源接收来自核反应堆的热。

段落9.一种用于生成电能的方法，所述方法包括：

生成连续脉冲输入流；

将所述脉冲输入流施加到导体，所述导体接收来自热源的热，其中，所述脉冲输入流对所述导体进行冷却；以及

从所述导体输出电信号。

段落10.根据段落9所述的方法，还包括通过负电阻传输所述连续脉冲输入流。

段落11.根据段落9至10所述的方法，其中，所述导体为管，在所述管中具有腔。

段落12.根据段落9至11所述的方法，其中，所述热源为光伏表面。

段落13.根据段落9至12所述的方法，其中，所述热源为核反应堆。

段落14.根据段落9至13所述的方法，其中，所述连续脉冲流处于第一频率，并且所述方法还包括使用耦接至所述导体的振荡器电路以第二频率生成信号，所述第二频率大于所述第一频率。

段落15.根据段落9至14所述的方法，其中，所述导体为管，所述管具有流体泵送通过所述管，并且所述流体接收来自所述热源的热。

段落16.一种用于生成电能的设备，所述设备包括：

脉冲发生器，所述脉冲发生器用于生成具有第一功率的连续电脉冲流；以及

导体，所述导体耦接至所述脉冲发生器，所述导体用于向负载提供电能，其中，所述导体被配置成接收来自热源的热，并且其中，所述导体被配置成响应于所述连续电脉冲流而冷却。

段落17.根据段落16所述的设备，其中，所述导体为管，所述管被配置成接收所述热并将所述热转化为电能。

段落18.根据段落16至17所述的设备，还包括与所述管串联联接的振荡器，其中，所述电脉冲处于第一频率，并且所述振荡器以第二频率生成脉冲，所述第二频率大于所述第一频率。

段落19.根据段落16至18所述的设备，还包括与所述振荡器串联联接的晶闸管。

段落20.根据段落16至19所述的设备，其中，所述连续电脉冲流处于第一频率，并且所述设备还包括使用耦接至所述导体的振荡器电路以第二频率生成信号，所述第二频率大于所述第一频率。

鉴于可以应用所公开的发明的原理的许多可能的实施方式，应该认识到所示实施方式仅是本发明的优选示例并且不应被视为限制本发明的范围。相反，本发明的范围由所附权利要求书限定。因此，我们声称所有落入这些权利要求范围内的内容都为我们的发明。

Claims (20)

1.一种用于生成电能的电路，所述电路包括：

脉冲发生器，所述脉冲发生器用于生成连续脉冲流；

导体，所述导体耦接至所述脉冲发生器，所述导体被配置成响应于所述连续脉冲流而冷却；

热源，所述热源被放置成与所述导体相邻；以及

输出端，所述输出端用于接收从所述导体发出的电输出。

2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述导体为管。

3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述管填充有具有大于真空的预定电容率或磁导率的材料。

4.根据权利要求2所述的电路，还包括用于将流体泵送通过所述管的泵。

5.根据权利要求4所述的电路，其中，所述流体与所述管进行热交换并且所述热源向所述流体供应热。

6.根据权利要求1所述的电路，其中，所述导体为管，在所述管中具有腔，其中半导体或金属至少部分地填充所述腔。

7.根据权利要求1所述的电路，其中，所述热源接收来自光伏表面的热。

8.根据权利要求1所述的电路，其中，所述热源接收来自核反应堆的热。

9.一种用于生成电能的方法，所述方法包括：

生成连续脉冲输入流；

将所述脉冲输入流施加到导体，所述导体接收来自热源的热，其中，所述脉冲输入流对所述导体进行冷却；以及

从所述导体输出电信号。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括通过负电阻传输所述连续脉冲输入流。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述导体为管，在所述管中具有腔。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述热源为光伏表面。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述热源为核反应堆。

14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述连续脉冲流处于第一频率，并且所述方法还包括使用耦接至所述导体的振荡器电路以第二频率生成信号，所述第二频率大于所述第一频率。

15.根据权利要求9所述的方法，其中，所述导体为管，所述管具有流体泵送通过所述管，并且所述流体接收来自所述热源的热。

16.一种用于生成电能的设备，所述设备包括：

脉冲发生器，所述脉冲发生器用于生成具有第一功率的连续电脉冲流；以及

导体，所述导体耦接至所述脉冲发生器，所述导体用于向负载提供电能，其中，所述导体被配置成接收来自热源的热，并且其中，所述导体被配置成响应于所述连续电脉冲流而冷却。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述导体为管，所述管被配置成接收所述热并将所述热转化为电能。

18.根据权利要求17所述的设备，还包括与所述管串联联接的振荡器，其中，所述电脉冲处于第一频率，并且所述振荡器以第二频率生成脉冲，所述第二频率大于所述第一频率。

19.根据权利要求18所述的设备，还包括与所述振荡器串联联接的晶闸管。

20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述连续电脉冲流处于第一频率，并且所述设备还包括使用耦接至所述导体的振荡器电路以第二频率生成信号，所述第二频率大于所述第一频率。

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